Бид гал тогооны өрөөнөөс гаралгүйгээр физик сурч, хүүхдүүдэд хичээл заадаг

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Бид өдөр бүр гал тогооны өрөөнд 1-2 цаг зарцуулдаг. Хэн нэгэн бага, хэн нэгэн илүү. Үүнийг хэлэхэд бид өглөөний цай, өдрийн хоол, оройн хоол хийхдээ бие махбодийн үзэгдлийн талаар бараг боддоггүй. Гэхдээ өдөр тутмын нөхцөлд гал тогоо, орон сууцанд байхаас илүү их төвлөрөл байж болохгүй. Хүүхдүүдэд физик тайлбарлах сайхан боломж!

1. Тархалт

Бид гал тогооны өрөөнд энэ үзэгдэлтэй байнга тулгардаг. Түүний нэр нь Латин diffusio - харилцан үйлчлэл, тархалт, тархалтаас гаралтай.

Энэ нь зэргэлдээх хоёр бодисын молекул эсвэл атомыг харилцан нэвтрүүлэх үйл явц юм. Тархалтын хурд нь биеийн хөндлөн огтлолын талбай (эзэлхүүн), холимог бодисын концентраци, температурын зөрүүтэй пропорциональ байна. Хэрэв температурын зөрүү байгаа бол энэ нь тархалтын чиглэлийг (градиент) тогтоодог - халуунаас хүйтэн хүртэл. Үүний үр дүнд молекулууд эсвэл атомуудын концентраци аяндаа таарч байна.

Гал тогооны өрөөнд үнэр тархах үед энэ үзэгдлийг ажиглаж болно. Хийн тархалтын ачаар өөр өрөөнд суугаад юу хоол хийж байгааг ойлгох болно. Та бүхний мэдэж байгаагаар байгалийн хий нь үнэргүй бөгөөд ахуйн хий алдагдсаныг илрүүлэхэд хялбар болгохын тулд нэмэлт бодис нэмдэг.

Этил меркаптан гэх мэт үнэрт бодис нь хурц үнэрийг нэмдэг. Хэрэв шатаагч анх удаа асахгүй бол бид бага наснаасаа ахуйн хийн үнэр гэж мэддэг өвөрмөц үнэрийг мэдэрч чадна.

Хэрэв та үр тариа эсвэл цайны уутыг буцалж буй усанд хийж, хутгахгүй бол цайны дусаах нь цэвэр усны хэмжээгээр хэрхэн тархаж байгааг харж болно.

Энэ бол шингэний тархалт юм. Хатуу бодис дахь диффузийн жишээ нь улаан лооль, өргөст хэмх, мөөг, байцаа зэргийг давслах явдал юм. Усан дахь давсны талстууд нь Na, Cl ионуудад задардаг бөгөөд тэдгээр нь эмх замбараагүй хөдөлж, хүнсний ногоо, мөөгний найрлага дахь бодисын молекулуудын хооронд нэвтэрдэг.

2. Нэгтгэлийн төлөвийн өөрчлөлт

Бидний цөөхөн хэд нь зүүн аягатай усанд хэдхэн хоногийн дараа 1-2 минут буцалгахтай адил усны хэсэг тасалгааны температурт ууршиж байгааг анзаарсан. Мөн бид хөргөгчинд мөсөн шоо хийх хоол эсвэл ус хөлдөөхөд энэ нь хэрхэн болдог талаар огт боддоггүй.

Үүний зэрэгцээ эдгээр хамгийн нийтлэг, нийтлэг гал тогооны үзэгдлүүдийг хялбархан тайлбарладаг. Шингэн нь хатуу болон хийн хооронд завсрын төлөвтэй байдаг.

Буцлах, хөлдөхөөс өөр температурт шингэн дэх молекулуудын хоорондох таталцлын хүч нь хатуу биет болон хийтэй адил хүчтэй эсвэл сул биш юм. Тиймээс, жишээ нь, зөвхөн эрчим хүч (нарны цацраг, агаарын молекулуудаас тасалгааны температурт) хүлээн авах, задгай гадаргуугаас шингэн молекулууд аажмаар хийн үе шатанд шилжиж, шингэний гадаргуугаас дээш уурын даралтыг бий болгодог.

Ууршилтын хурд нь шингэний гадаргуугийн талбайн хэмжээ ихсэх, температур нэмэгдэх, гадаад даралт буурах зэргээр нэмэгддэг. Хэрэв температур нэмэгдсэн бол энэ шингэний уурын даралт гадаад даралтад хүрнэ. Үүний температурыг буцалгах цэг гэж нэрлэдэг. Буцлах цэг нь гадаад даралтыг бууруулснаар буурдаг. Тиймээс уулархаг газар ус хурдан буцалгана.

Эсрэгээр, температур буурах үед усны молекулууд кинетик энергийг хооронд нь татах хүчний түвшинд хүртэл алддаг. Тэд эмх замбараагүй хөдлөхөө больсон бөгөөд энэ нь хатуу биетүүд шиг болор тор үүсэх боломжийг олгодог. Энэ нь тохиолдох 0 ° C температурыг усны хөлдөх цэг гэж нэрлэдэг.

Хөлдөөсөн үед ус өргөсдөг. Олон хүмүүс ундаатай хуванцар савыг хөлдөөгчид хурдан хөргөх зорилгоор хийж, мартсан, дараа нь лонх хагарсан үед энэ үзэгдэлтэй танилцаж болно. 4 хэм хүртэл хөргөхөд усны нягтралын өсөлт эхлээд ажиглагдаж, хамгийн их нягтрал ба хамгийн бага эзэлхүүнд хүрдэг. Дараа нь 4-өөс 0 хэмийн температурт усны молекул дахь бондын зохицуулалт үүсч, бүтэц нь нягтрал багатай болдог.

0 хэмийн температурт усны шингэн үе шат нь хатуу болж өөрчлөгддөг. Ус бүрэн хөлдөж, мөс болж хувирсны дараа түүний хэмжээ 8, 4% -иар нэмэгдэж, хуванцар сав хагарахад хүргэдэг. Олон бүтээгдэхүүн дэх шингэний агууламж бага байдаг тул хөлдөөсөн үед хэмжээ нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэггүй.

3. Шингээлт ба шингээлт

Латин сорбео (шингээх) гэж нэрлэгддэг эдгээр хоёр бараг салшгүй үзэгдэл нь жишээлбэл, данх эсвэл саванд ус халаах үед ажиглагддаг. Шингэн дээр химийн нөлөө үзүүлэхгүй хий нь шингэнтэй харьцах үед шингэж болно. Энэ үзэгдлийг шингээлт гэж нэрлэдэг.

Хий нь хатуу нарийн ширхэгтэй эсвэл сүвэрхэг биетүүдэд шингэх үед тэдгээрийн ихэнх нь нягт хуримтлагдаж, нүх сүв эсвэл мөхлөгийн гадаргуу дээр хадгалагдаж, бүх эзэлхүүнээр тархдаггүй. Энэ тохиолдолд процессыг шингээх гэж нэрлэдэг. Ус буцалгах үед эдгээр үзэгдлүүд ажиглагдаж болно - халаах үед сав эсвэл данхны хананаас бөмбөлөгүүд салдаг.

Уснаас ялгарах агаар нь 63% азот, 36% хүчилтөрөгч агуулдаг. Ерөнхийдөө агаар мандлын агаар 78% азот, 21% хүчилтөрөгч агуулдаг.

Тагийг нь таглаагүй саванд байгаа хоолны давс нь гигроскопийн шинж чанараас болж нойтон болж болно - агаараас усны уурыг шингээх. Мөн хүнсний сод нь хөргөгчинд хийж үнэрийг арилгахын тулд шингээгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

4. Архимедийн хуулийн илрэл

Бид тахианы махыг хоол хийхэд бэлэн болмогц бид тахианы хэмжээнээс хамааран савыг хагас эсвэл ¾ орчим усаар дүүргэнэ. Савны гулуузыг усанд дүрснээр бид усан дахь тахианы жин мэдэгдэхүйц буурч, ус нь савны ирмэг хүртэл дээшилдэг.

Энэ үзэгдлийг хөвөх хүч буюу Архимедийн хуулиар тайлбарладаг. Энэ тохиолдолд шингэнд живсэн биед хөвөх хүч нь биеийн живсэн хэсгийн эзэлхүүн дэх шингэний жинтэй тэнцүү байна. Энэ хүчийг Архимедийн хүч гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ үзэгдлийг тайлбарладаг хууль өөрөө юм.

5. Гадаргуугийн хурцадмал байдал

Сургуулийн физикийн хичээл дээр үзүүлсэн шингэн хальстай туршилтуудыг олон хүн санаж байна. Нэг хөдлөх талтай жижиг утсан хүрээг савантай усанд дүрж, дараа нь сугалж авав. Периметрийн дагуу үүссэн хальсан дээрх гадаргуугийн хурцадмал байдлын хүч нь хүрээний доод хөдлөх хэсгийг өргөв. Хөдөлгөөнгүй байлгахын тулд туршилтыг давтан хийхэд жинг түдгэлзүүлсэн.

Энэ үзэгдлийг colander-д ажиглаж болно - хэрэглэсний дараа эдгээр гал тогооны хэрэгслийн ёроолд байгаа нүхэнд ус үлддэг. Сэрээ угаасны дараа ижил үзэгдэл ажиглагдаж болно - зарим шүдний хоорондох дотоод гадаргуу дээр усны судал байдаг.

Шингэний физик энэ үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлаж байна: шингэний молекулууд бие биентэйгээ маш ойрхон байдаг тул тэдгээрийн хоорондох таталцлын хүч нь чөлөөт гадаргуугийн хавтгайд гадаргуугийн хурцадмал байдлыг үүсгэдэг. Шингэн хальсны усны молекулуудын таталцлын хүч нь коландын гадаргуу руу татах хүчнээс сул байвал усны хальс тасарна.

Түүнчлэн, үр тариа, вандуй, шошыг устай саванд хийнэ, эсвэл чинжүүний дугуй үр тариа нэмэхэд гадаргуугийн хурцадмал байдал мэдэгдэхүйц байдаг. Зарим үр тариа усны гадаргуу дээр үлдэж, ихэнх нь үлдсэн жингийн дор ёроолд живэх болно. Хэрэв та хурууны үзүүр эсвэл халбагаар хөвж буй үр тарианууд дээр бага зэрэг дарвал тэдгээр нь усны гадаргуугийн хурцадмал байдлыг даван туулж, ёроолд нь живнэ.

6. Нойтон, тархах

Асгарсан шингэн нь тосоор бүрсэн зууханд жижиг толбо, ширээн дээр ганц шалбааг үүсгэж болно. Гол зүйл бол эхний тохиолдолд шингэний молекулууд нь хавтангийн гадаргуугаас илүү бие биедээ татагддаг бөгөөд энэ нь усаар нороогүй өөхний хальс байдаг бөгөөд цэвэр ширээн дээр усны молекулууд нь молекулуудад татагддаг. ширээний гадаргуу нь усны молекулуудыг бие биедээ татахаас өндөр байдаг. Үүний үр дүнд шалбааг тархдаг.

Энэ үзэгдэл нь мөн шингэний физиктэй холбоотой бөгөөд гадаргуугийн хурцадмал байдалтай холбоотой. Та мэдэж байгаагаар савангийн хөөс эсвэл шингэн дусал нь гадаргуугийн хурцадмал байдлаас болж бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг.

Дусал дахь шингэний молекулууд нь хийн молекулуудаас илүү бие биедээ татагдаж, шингэний дуслын дотор тал руу чиглэн гадаргуугийн талбайг багасгадаг. Гэхдээ хэрэв хатуу чийгтэй гадаргуу байгаа бол дуслын нэг хэсэг нь шүргэлцэх үед түүний дагуу сунадаг, учир нь хатуу молекулууд шингэний молекулуудыг татдаг бөгөөд энэ хүч нь шингэний молекулуудын хоорондох таталцлын хүчнээс давж гардаг..

Хатуу гадаргуу дээр чийглэх, тархах зэрэг нь аль хүч нь илүү байхаас хамаарна - шингэний молекул ба хатуу биетийн молекулуудыг хооронд нь татах хүч эсвэл шингэний доторх молекулуудыг татах хүч.

1938 оноос хойш энэхүү физик үзэгдлийг DuPont-ийн лабораторид тефлон (политетрафторэтилен) материалыг нийлэгжүүлэх үед аж үйлдвэр, ахуйн хэрэглээний үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашиглаж ирсэн.

Түүний шинж чанарыг зөвхөн наалдамхай тогооны үйлдвэрлэлд ашигладаг төдийгүй ус нэвтэрдэггүй, ус зэвүүн даавуу, хувцас, гутлын бүрээсийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Teflon нь дэлхийн хамгийн гулгамтгай бодис гэж Гиннесийн амжилтын номонд бүртгэгдсэн. Энэ нь гадаргуугийн хурцадмал байдал, наалдац (наалддаг) маш бага, ус, тос, олон органик уусгагчаар нордоггүй.

7. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Гал тогооны өрөөнд бидний ажиглаж болох хамгийн түгээмэл үзэгдлүүдийн нэг бол данх эсвэл саванд ус халаах явдал юм. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь температурын зөрүү (градиент) байгаа үед бөөмсийн хөдөлгөөнөөр дулаан дамжуулах явдал юм. Дулаан дамжуулалтын төрлүүдийн дунд конвекц бас байдаг.

Ижил бодисын хувьд шингэний дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь хатуу бодисоос бага, хийнхээс өндөр байдаг. Температур нэмэгдэх тусам хий ба металлын дулаан дамжуулалт нэмэгдэж, шингэнийх нь буурдаг. Бид шөл, цайгаа халбагаар хутгах, цонх онгойлгох, гал тогооны өрөөний агааржуулалтыг асаах эсэхээс үл хамааран конвекцтэй байнга тулгардаг.

Конвекц - Латин хэлнээс convectiō (шилжүүлэх) - хий, шингэний дотоод энерги нь тийрэлтэт болон урсгалаар дамжих дулаан дамжуулах төрөл юм. Байгалийн конвекц ба албадан ялгах. Эхний тохиолдолд шингэн эсвэл агаарын давхаргууд нь халаах эсвэл хөргөх үед өөрөө холилддог. Хоёрдахь тохиолдолд шингэн эсвэл хий нь халбага, сэнс эсвэл өөр аргаар механик холилдсон байдаг.

8. Цахилгаан соронзон цацраг

Богино долгионы зуухыг заримдаа богино долгионы зуух эсвэл богино долгионы зуух гэж нэрлэдэг. Богино долгионы зуух бүрийн гол элемент нь цахилгаан энергийг 2.45 гигагерц (ГГц) хүртэлх давтамжтай богино долгионы цахилгаан соронзон цацраг болгон хувиргадаг магнетрон юм. Цацраг нь молекулуудтай харилцан үйлчилж хоолыг халаана.

Бүтээгдэхүүн нь эсрэг талдаа эерэг цахилгаан ба сөрөг цэнэг агуулсан диполь молекулуудыг агуулдаг.

Эдгээр нь өөх тос, элсэн чихрийн молекулууд боловч ихэнх диполь молекулууд нь бараг бүх бүтээгдэхүүнд байдаг усанд байдаг. Богино долгионы талбар нь чиглэлээ байнга өөрчилснөөр молекулуудыг өндөр давтамжтайгаар чичиргээ үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь молекулуудын бүх эерэг цэнэгтэй хэсгүүд нэг чиглэлд "харагдах" тул хүчний шугамын дагуу байрладаг. Молекулын үрэлт үүсч, энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь хоолыг халаадаг.

9. Индукц

Гал тогооны өрөөнд та энэ үзэгдэл дээр суурилсан индукцийн агшаагчийг олох боломжтой. Английн физикч Майкл Фарадей 1831 онд цахилгаан соронзон индукцийг нээсэн бөгөөд түүнээс хойш бидний амьдралыг түүнгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй болжээ.

Фарадей энэ гогцоонд дамжин өнгөрөх соронзон урсгалын өөрчлөлтөөс болж битүү гогцоонд цахилгаан гүйдэл үүсч байгааг олж мэдсэн. Утасны спираль хэлбэртэй хэлхээний дотор хавтгай соронз хөдөлж, дотор нь цахилгаан гүйдэл гарч ирэх үед сургуулийн туршлага мэдэгдэж байна. Мөн урвуу үйл явц байдаг - соленоид (ороомог) дахь хувьсах цахилгаан гүйдэл нь хувьсах соронзон орон үүсгэдэг.

Орчин үеийн индукцийн агшаагч нь ижил зарчмаар ажилладаг. Ийм зуухны шилэн керамик халаалтын хавтангийн доор (цахилгаан соронзон хэлбэлзлийг саармагжуулах) дор индукцийн ороомог байдаг бөгөөд 20-60 кГц давтамжтай цахилгаан гүйдэл урсдаг бөгөөд энэ нь нимгэн давхаргад эргүүлэг гүйдлийг өдөөдөг ээлжит соронзон орон үүсгэдэг. металл тавагны ёроолын (арьсны давхарга).

Цахилгаан эсэргүүцэл нь аяга таваг халаадаг. Эдгээр гүйдэл нь ердийн зууханд улаан халуун хоол хийхээс илүү аюултай биш юм. Хоолны таваг нь ферросоронзон шинж чанартай ган эсвэл цутгамал төмөр байх ёстой (соронз татах).

10. Гэрлийн хугарал

Гэрлийн тусах өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү бөгөөд байгалийн гэрэл эсвэл чийдэнгийн гэрлийн тархалтыг давхар, долгион-бөөмийн шинж чанартайгаар тайлбарладаг: нэг талаас эдгээр нь цахилгаан соронзон долгион, нөгөө талаас, Орчлон ертөнцөд байж болох хамгийн дээд хурдаар хөдөлдөг бөөмс-фотонууд.

Гал тогооны өрөөнд та гэрлийн хугарал гэх мэт оптик үзэгдлийг ажиглаж болно. Жишээлбэл, гал тогооны ширээн дээр цэцэг бүхий тунгалаг ваар байх үед усан дахь иш нь шингэний гаднах үргэлжлэлтэй харьцуулахад усны гадаргуугийн хил дээр шилжиж байгаа мэт санагддаг. Үнэн хэрэгтээ ус нь линз шиг ваарны ишнээс туссан гэрлийн цацрагийг хугалдаг.

Үүнтэй төстэй зүйл нь халбага дүрсэн тунгалаг шилэн цайнд ажиглагддаг. Мөн тунгалаг устай гүн савны ёроолд шош эсвэл үр тарианы гажуудсан, томруулсан дүрсийг харж болно.