آزمایش جوشاندن آب بدون گرما یکی از خاص ترین آزمایش هایی است که برای دانش آموزان اجرا می شوند. این آزمایش بسیاری از اطلاعات علمی را در اختیار دانش آموزان قرار می دهد. به همین خاطر با اجرای آن دانش آموزان در خصوص آب و جوشاندن آن اطلاعات بسیاری به دست می آورند. نقطه جوش آب یکی از مهم ترین مواردی است که در پایه های تحصیلی به دانش آموزان آموخته می شود. به همین خاطر توصیه می کنیم که حتماً با اجرای آزمایش های استاندارد برای ارائه این اطلاعات اقدامات لازم را انجام دهید. در این بخش کلیه مراحل انجام این آزمایش را دنبال می کنیم.
شرایط جوشاندن آب بدون گرما
برای جوشاندن آب همیشه نیازی به گرما نیست. در برخی موارد با اضافه کردن برخی مواد می توان دمای آب را به مرور افزایش داد و حتی آن را به مرحله جوشاندن رسانید. به همین خاطر این فرایند برای بسیاری از دانش آموزان جذاب خواهد بود. در برخی موارد نیز می توان با انجام برخی راهکارها نقطه جوش آب را کاهش داد. به این ترتیب آب در دماهای پایین تر نیز به سادگی به جوش می آید و نیاز به حرارت و گرما ندارد.
اغلب ما تنها با قرار دادن آب بر روی حرارت می توانیم آن را به نقطه جوش برسانیم. در این آزمایش می خواهیم برخی روش های به جوش آمدن آب را در زمانی که به حرارت و گرما دسترسی نداریم، بررسی کنیم.
مواد و ابزارهای لازم برای انجام آزمایش جوشاندن آب بدون گرما
در فرایند آزمایش جوشاندن آب بدون گرما باید حتماً وسایل و ابزارهای لازم را تأمین کرده و سپس اجرای آزمایش را آغاز کنید. در این زمینه از ابزارهای زیر استفاده می شود:
- در بخش اول باید سرنگ هایی برای انتقال برخی مواد به کار ببرید. بهتر است این سرنگ ها را تمیز کرده و هر گونه ناخالصی را در آن ها از بین ببرید. حتی الامکان از سرنگ های نو در این فرایند آزمایشی استفاده کنید.
- در بخش بعدی باید میزان مناسبی از آب مقطر را در محیط آزمایشگاهی فراهم کنید. این مواد در محیط های آزمایشی به وفور یافت می شوند.
- در بخش بعدی محلولی از سدیم کلرید فراهم می شود. این محلول باید سیر شده باشد. یعنی حجم مناسبی از سدیم در آن حل شده باشد. به این ترتیب برای انجام آزمایش مناسب خواهد بود.
فراهم کردن هر یک از این مواد اولیه پیش از اجرای آزمایش از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و شما را به نتیجه مطلوب در این فرایند می رساند.
آماده سازی سرنگ
در بخش اول از آزمایش جوشاندن آب بدون گرما باید از یک سرنگ استفاده کنید. این سرنگ باید در این فرایند آماده سازی شده و کمی هوا وارد آن شود. برای این منظور ابتدا سرنگ را تا نیمه آب می کنیم و پیستون آن را به سمت عقب می کشیم. به این ترتیب هوای موجود در فضا به داخل آن کشیده می شود.
قرارگیری درپوش سرنگ بر روی آن
در بخش بعدی درپوش سرنگ را بر روی آن قرار می دهیم. در این بخش مشاهده می کنید که آب موجود در سرنگ شروع به جوشیدن می کند. در واقع کاهش فشار موجود بر روی آب سبب کاهش نقطه جوش آن می شود. آّب در حالت جوشیده در داخل سرنگ قابل مشاهده خواهد بود.
افزودن شکر یا نمک به سرنگ آب
در برخی موارد برای تغییر دادن برخی از شرایط آزمایشی موادی را به آب درون سرنگ اضافه می کنند. برای این منظور استفاده از شکر یا نمک رایج است. برخی از آزمایشگران به آب سرنگ مقادیری شکر یا نمک اضافه می کنند تا واکنش آن را به صورت کامل مشاهده کنند. برای این منظور شکر یا نمک را درون آب موجود در سرنگ حل کرده و سپس نحوه به جوش آمدن آب را بررسی می کنند. در این وضعیت برای به جوش آمدن آب باید پیستون به کار رفته در آن را مقداری بیشتر به عقب بکشید. به این ترتیب آب درون سرنگ به خوبی به جوش می آید.
چه نتیجه ای از آزمایش جوشاندن آب بدون گرما به دست آمد؟
در این آزمایش نتیجه گرفته می شود که در صورت کاهش میزان فشار وارده بر آب نقطه جوش آن نیز کاهش پیدا می کند. به این ترتیب آب در زمان سریع تر و با میزان حرارت کمتر به جوش می آید. این نتایج علمی در صنایع امروزی اهمیت بسیار زیادی دارند و به میزان قابل توجهی مورد استفاده قرار می گیرند.
در بخش بعدی از اجرای این آزمایش متوجه شدیم که در صورت اضافه کردن برخی ناخالصی ها به آب درون سرنگ نقطه جوش آن افزایش می یابد.
چرا که در این حالت ذرات اضافه ای به آب افزوده می شوند که جوش آمدن آن را به تأخیر می اندازند. به همین خاطر باید به کلیه این موارد برای جوشاندن آب بدون حرارت دقت داشته باشیم.
به طور کلی چه زمانی یک مایع به جوش می آید؟
در این بخش می توانیم به این سؤال پرتکرار علاقه مندان پاسخ دهیم. با در نظر گرفتن اهمیت بررسی وضعیت نقطه جوش آب، در نظر گرفتن شرایط به جوش آمدن آن در حالت طبیعی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در صورتی که فشار هوای بخش بالایی مایع با فشار حاصل از بخار مایع یکسان باشد، آب به جوش می آید و این شرایط در همه موارد یکسان خواهد بود. به همین خاطر با کاهش فشار آب توسط پیستون سرنگ آب درون آن به جوش می آید.
پرسش :
- چه زمانی یک مایع به جوش می آید؟
- فشار هوا چه اثری بر نقطه جوش آب دارد؟
- ناخالصی چه اثری بر نقطه جوش دارد؟
پاسخ :
- وقتی که فشار هوای بالای مایع با فشار بخار مایع برابر باشد.
- با کاهش فشار هوا نقطه جوش کاهش یافته و مایع زودتر به جوش میآید.
- ناخالصی نقطه جوش را کاهش میدهد.
جمع بندی
در این بخش در رابطه با روش هایی برای جوشاندن آب بدون حرارت بالا اطلاعاتی را بررسی کردیم. در صورتی که میزان فشار را در بخش های مختلف آب و بخار ناشی از آن برابر کنیم، آب به جوش می آید. این فرایند از روش های مختلفی قابل اجرا خواهد بود. در این بخش یکی از راهکارهای یکسان سازی فشار بر روی آب و بخار را بررسی کردیم که با ابزارهای ساده اجرا شده است. شما می توانید در این فرایند آزمایشی دانش آموزان را نیز وارد عمل کرده و دقت عمل آن ها را افزایش دهید.
