آزمایش تغییر سایز تخم مرغ یکی از آزمایش های علمی جذاب است. همانگونه که می‌دانید همه‌ی موادی که در اطرافمان وجود دارد، صد در صد دستخوش تغییرات می‌شود. بد نیست بدانید که این تغییرات در قالب دو گروه تغییرات فیزیکی و شیمیایی در حال وقوع است. اما تغییرات فیزیکی تنها به تغییر ابعاد و شکل محدود خواهد شد و در ساختار آن تغییری مشاهده نمی‌شود. انبساط، برش، خمیدگی و ایجاد شکستگی در مواد از انواع تغییرات فیزیکی می‌باشد.
همچنین مواد می‌توانند از حالتی به حالت دیگر تبدیل شوند. مواد این توانایی رو نیز دارند که حتی از حالت جامد به مایع، از مایع به جامد، ازمایع و یا از جامد به گاز تبدیل شوند. پس در نتیجه این نوع تغییرات نیز از انواع تغییرات فیزیکی می‌باشد که به دنبال آن می‌توان شاهد آزاد شدن یا جذب انرژی گرمایی بود. ولی تغییرات شیمیایی همواره با تبدیل یک ماده به ماده‌ای جدید همراه است.
چرا که افزودن مواد شیمیایی مانند یک ماده‌ی اسیدی رفتار کرده و همچنین جذب گرما از جمله عوامل مورد نیاز برای ایجاد تغییرات شیمیایی در ساختار مواد است. خوشبختانه به وسیله‌ی آزمایشات علمی می‌توان به جواب بسیاری از سوالات علمی مورد نیاز دست یافت. این آزمایش در واقع ترکیبی از رویداد شیمیایی و فیزیکی آسانی می‌باشد که در انتها به وسیله‌ی تغییراتی که ایجاد می‌کنیم تخم‌مرغ به داخل بطری کشیده می شود. حال به وسیله‌ی آزمایش تغییر سایز تخم‌مرغ شما شاهد سلسله رویدادهایی خواهید بود که در این آزمایش به وقوع می‌پیوندد. پس در ادامه همراه ما باشید.
مواد مورد نیاز آزمایش تغییر سایز تخم‌مرغ
- تخم‌مرغ آب‌پز سفت
- کاغذ و فندک با آب بسیار گرم و یا آب بسیار سرد
- فلاسک یا شیشه‌ای با دهانه کمی کوچکتر از قطر تخم‌مرغ
مراحل آزمایش تغییر سایز تخم‌مرغ
روش اول:
یک تکه کاغذ را با فندک بسوزانید و در داخل بطری بیاندازید. تخم مرغ را در بالای بطری قرار دهید حال می بینید هنگامی که شعله خاموش شود، تخم مرغ به داخل بطری فرو می رود.
روش دوم:
نیاز است که شما بر روی بطری تخم‌مرغ را قرار دهید. همچنین بطری را در زیر آب لوله‌کشی بسیار داغ قرار دهید. در ادامه هوای گرم از اطراف تخم‌مرغ خارج می‌شود. سپس بطری را بر روی پیشخوان بگذارید تا خنک شود. در نتیجه با کاهش دمای بطری، تخم‌مرغ به داخل بطری رانده می‌شود.
روش سوم:
در این روش نیاز است که شما تخم‌مرغ را روی بطری قرار دهید. بطری را در مایع بسیار سرد فرو کنید. (دقت کنید که با استفاده از نیتروژن مایع نیز استفاده می‌شود اما چون خطرناک است در این آزمایش از به کار بردن آن صرف نظر شده است). در آخر با خنک شدن هوای داخل بطری، تخم‌مرغ به داخل بطری هل داده می‌شود.
نتیجه‌ی آزمایش تغییر سایز تخم‌مرغ
به وسیله‌ی این آزمایش به این نتیجه‌ی مهم دست یافتیم که اگر فقط تخم‌مرغ را بر روی بطری قرار دهید، نمی‌تواند به داخل آن وارد شود. چرا که قطر آن بسیار برگ‌تر خواهد بود. همچنین از آنجایی که فشار هوا در داخل و خارج بطری یکسان می‌باشد، در نتیجه تنها نیرویی که باعث خواهد شد تخم‌مرغ به داخل بطری وارد شود گرانش است اما جاذبه برای کشیدن تخم‌مرغ به داخل بطری کافی نمی‌باشد.
اما نکته‌ی بسیار مهمی که وجود دارد این است که وقتی که دمای هوای داخل بطری را تغییر می‌دهید، فشار هوای داخل بطری تغییر خواهید داد. اما اگر حجم هوای ثابت داشته باشید و آن را گرم کنید، فشار هوا افزایش خواهد یافت. از دیگر نکات مهم این است که اگر هوا را خنک کنید، فشار نیز کاهش می‌یابد. اما اگر شما بتوانید فشار داخل بطری را به اندازه‌ی کافی پایین بیاورید، فشار هوای بیرون بطری تخم‌مرغ را به داخل ظرف می‌کشاند.
توضیحات تکمیلی
بر اساس این آزمایش ما به این موضوع مهم پی بردیم که رویداد فیزیکی و شیمیایی چگونه در حال وقوع می‌باشد. همچنین فهمیدیم که بسیاری از تغییراتی که در دنیای طبیعی اطراف در حال رخ دادن است، ناشی از تغییر شیمیایی است، مانند تغییر رنگ برگ‌ها و رشد گل. بهتر است بدانید که در اصل تغییر شیمیایی واکنشی است که می‌تواند ترکیب شیمیایی یک ماده‌ی خالص را تغییر دهد. البته این تغییر زمانی رخ می‌دهد که یک ماده‌ی خالص به یک یا چند ماده‌ی خالص متقاوت تبدیل شود.
همچنین بهتر است بدانید که انواعی از تغییرات شیمیایی وجود دارد که اگر تغییرات شیمیایی به وقوع بپیوندد، تغییراتی نیز در انرژی ماده ایجاد خواهد شد. حال سوالی که شاید برای شما پیش بیاید این است که تغییر شیمیایی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟ در پاسخ به این سوال بهتر است بدانید که تغییر شیمیایی زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده از طریق واکنش شیمیایی به یک یا چند محصول جدید تبدیل شود. اما زمانی می‌توان گفت که یک تغییر شیمیایی رخ داده است که شامل موارد زیر بوده باشد:
- ترکیب یک ماده تغییر می‌کند. به عنوان مثال هنگام احتراق ممکن است خاکستر تولید شود.
- همچنین اکثر تغییرات شیمیایی برگشت‌پذیر نیستند، مگر اینکه از طریق واکنش شیمیایی دیگر وجود داشته باشد.
- در تغییرات شیمیایی، تعداد و نوع اتم‌ها ثابت می‌مانند، اما ترتیب آن‌ها تغییر می‌کند.
- از نمونه‌های تغییر شیمیایی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- زنگ زدن آهن
- پختن تخم‌مرغ
- پوسیدگی
- هضم غذا
اما نکته‌ی مهمی که وجود دارد این است که در مقایسه با تغییر شیمیایی، هر تغییری که محصولات جدید ایجاد نکند تغییر فیزیکی می‌نامند. به عنوان مثال می‌توان به شکستن لیوان، شکستن تخم‌مرغ و مخلوط کردن ماسه و آب اشاره نمود.
همچنین در تغییر فیزیکی تغییر ساختار مولکولی ترکیب دچار هیچ‌گونه تغییری نخواهد شد و آرایش الکترونی آن نیز هیچ تغییری نخواهد کرد و همانگونه ثابت می‌ماند. البته در این نوع تغییر می‌تواند با گرفتن و یا دادن گرما همراه شود. اما بهتر است به این نکته نیز توجه کنید که این تبادل حرارت ربطی به تغییر در آرایش الکترونی و ساختار مولکولی آن ندارد و صرفاً مربوط به تغییر در شبکه‌ی کریستالی آن می‌شود.
چرا که در مواد یونی به عنوان مثال که از کاتیون‌ها و آنیون‌ها تشکیل شده‌اند دارای یک نوع ساختار یونی می‌باشند که با دریافت حرارت می‌تواند مقداری از آن را در اثر تصعید از حالت جامد به یکباره به حالت گازی تبدیل کند. همچنین تغییر فیزیکی می‌تواند برگشت‌پذیر یا برگشت‌ناپذیر نیز باشد. اما بد نیست بدانید که تغییرات فیزیکی می‌توانند ساده و یا پیچیده باشند، که در نوع خود بسیار جالب هستند. قطعه قطعه کردن چوب یا بریدن نان تنها اندازه‌ی آن را تغییر خواهد داد که در این حالت تغییر فیزیکی انجام شده است ولی تغییر شیمیایی در آن صورت نگرفته است.
ریختن نوشیدنی از ظرفی بزرگ در چند لیوان کوچکتر حجم و شکل آن را تغییر می‌دهد ولی ماده همچنان در فاز مایع است که این نوع مثال ، مثالی است ساده که نیاز است به آن دقت بیشتری شود. همچنین در موارد پیچیده‌تر با تغییر فاز این نوع تغییر نیز همراه است از جمله این تغییر می‌توان به بارش باران، بارش برف، تبخیر آب‌های سطحی و تولید ابر‌ها در طبیعت اشاره نمود. تمام این مثال‌ها در رابطه با تغییرات فیزیکی بود که لازم دانستیم در بخش توضیحات تکمیلی به آن اشاره کنیم.
سؤالات تکمیلی
1. از نظر شیمیدانان تغییرات شیمیایی به چند دسته تقسیم می‌شود؟
- تغییرات شیمیایی معدنی
- تغییرات شیمیایی آلی
- تغییرات بیوشیمیایی
2. در آزمایش تغییر سایز تخم مرغ، به راحتی می توان فهمید که وقتی بطری را خنک می کنید فشار چگونه تغییر می کند، اما چرا وقتی گرما اعمال می شود تخم مرغ به داخل بطری رانده می شود؟
- زمانی که کاغذ سوزانده شده را در داخل بطری می‌اندازید، با سوختن کاغذ اکسیژن مصرف می‌شود. احتراق هوای بطری را گرم خواهد نمود و فشار هوا را افزایش می‌دهد. اما هوای گرم شده تخم‌مرغ را تکان می دهد و به نظر می‌رسد که روی دهانه بطری می‌پرد، اما با خنک شدن هوا، تخم‌مرغ ته‌نشین شده و دهانه بطری را می‌بندد.
3. چگونه تخم‌مرغ داخل بطری را بیرون بیاوریم؟
- شما به راحتی می‌توانید تخم‌مرغ را با افزایش فشار داخل بطری خارج کنید. فقط نیاز است که فشار درون بطری بیشتر از فشار هوای بیرون آن باشد.
