مشاهده‌ی قبلی: با کمک محلول آب و نمک، برای خود کریستال بسازید

مشاهده‌ی بعدی: اندازه‌گیری آستانهٔ درک چشایی در انسان

مفاهیم کلیدی: دانسیته (جرم حجمی)، جرم، حجم، غلظت، شناوري، آب

مقدمه:
آیا تا به حال به این مسئله دقت کرده اید که بعضی اجسام روی آب غوطه ور می شوند درحالیکه برخی دیگر در آن فرو می روند؟ این مسئله به دانسیته ی اجسام در مقایسه با دانسیته ی آبی که در آن قرار گرفته اند بستگی دارد.

اگر جسمی از آبی که در داخل آن قرار گرفته است دانسیته ی کمتری داشته باشد، روی سطح آب شناور می ماند. آب شور چون چگال تر از آب شیرین است، بعضی اجسام در اقیانوس که آب شور دارد راحت تر غوطه ور می شوند. شما نیز می توانید با اضافه کردن نمک به آب شهری، آب چگال تر درست کنید. درواقع اگر مقدار کافی نمک به آب اضافه کنید، می توانید آن را آنقدر چگال کنید که حتی یک تخم مرغ روی آن غوطه ور شود! در این آزمایش در این مورد بیشتر خواهید آموخت.

پیش نیاز:
اگر یک تخم مرغ را در یک لیوان آب شهری قرار دهید، در آن فرو می رود. دلیل فرو رفتن تخم مرغ در آب شهری بیشتر بودن چگالی یا دانسیته ی تخم مرغ از آب است. دانسیته یا چگالی یک ماده در واقع جرم واحد حجمی آن است. برای مثال، دانسیته ی آب شیرین در شرایط استاندارد تقریباً 1 گرم بر سانتی متر مکعب است.

حال اگر به مقدار مناسب نمک به آب اضافه کنید، تخم مرغ روی آب می آید و شناور می شود! چون افزودن نمک به آب باعث افزایش دانسیته ی محلول می شود. این افزایش دانسیته به خاطر افزایش جرم در اثر اضافه کردن نمک در حجم ثابتی از آب است. قابلیت شناور شدن یک جسم مثل تخم مرغ روی سطح آب را شناوري (Buoyancy) می گویند. اما چه مقدار نمک باید به آب اضافه شود تا تخم مرغ روی آن شناور شود؟ در این آزمایش با درست کردن محلول آب و نمک در غلظت های مختلف، این مقدار را به دست خواهید آورد.

مواد و وسایل مورد نیاز:
آب
یک فنجان برای اندازه گیری
یک ظرف بزرگ مثل یک کاسه یا قابلمه (باید حداقل گنجایش سه فنجان آب را داشته باشد.)
نصف فنجان نمک
پنج عدد فنجان که هر کدام حداقل گنجاش 500 گرم را داشته باشد.
یک ماژیک در صورتی که از فنجان های یک بار مصرف استفاده می کنید و یا برچسب و خودکار اگر فنجان ها یک بار مصرف نیستند.
سه قاشق برای هم زدن محلول های آب و نمک
قاشق سوپ خوری برای جا به جا کردن تخم مرغ

آماده سازی:
تخم مرغ را از یخچال بیرون بیاورید و مدتی آن را در دمای اتاق نگه دارید تا گرم شود و به دمای اتاق برسد. دقت کنید که همیشه بعد از دست زدن به تخم مرغ خام، دست هایتان را بشویید چرا که ممکن است حامل باکتری سالمونلا (Salmonella) باشد.
مقدار یک فنجان و نیم آب داخل ظرف بزرگی که آماده کرده اید بریزید.
به اندازه ی نصف فنجان نمک به ظرف اضافه کنید و آن را به هم بزنید تا نمک حل شود. (مشاهده می کنید که همه ی نمک در این مرحله حل نمی شود.)
یک فنجان دیگر آب به ظرف اضافه کنید و محلول را به هم بزنید تا نمک باقی مانده نیز حل شود. قبل از رفتن به مرحله ی بعد، اطمینان حاصل کنید که تمام نمک در آب حل شده باشد. دقت کنید که برای حل شدن همه ی نمک در آب، به حدود 5 تا 10 دقیقه هم زدن مداوم نیاز دارید، پس صبور باشید. به نظر شما چرا باید آزمایش را بااین محلول با غلظت بسیار بالای نمک شروع کنیم؟
5 فنجان را کنار هم روی یک سطح قرار دهید. از چپ به راست آن ها را از 1 تا 5 شماره گذاری کنید. اگر از فنجان های یک بار مصرف استفاده می کنید، می توانید با یک ماژیک شماره ی هر کدام را روی خودش بنویسید. اما اگر از فنجان های آشپزخانه استفاده می کنید، روی برچسب شماره ها را بنویسید و برچسب ها را به فنجان ها بچسبانید تا بعد از آزمایش بتوانید آن ها را بکَنید.

روش کار:
مقدار سه چهارم یک فنجان از محلول آب و نمکی که آماده کرده اید را در فنجان شماره ی 1 بریزید.
حال مقدار سه چهارم فنجان آب شهری به هر کدام از فنجان های شماره ی 2 تا 5 اضافه کنید. (به فنجان شماره ی 5 چیز دیگری اضافه نکنید)
مقدار سه چهارم فنجان از محلول آب و نمک آماده شده در ابتدای کار را به فنجان شماره ی 2 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در محلول شماره ی 2 در مقایسه با محلول شماره ی 1 چه تغییری کرده است؟
مقدار سه چهارم فنجان محلول آب و نمک از فنجان شماره ی 2 بردارید و به فنجان شماره ی 3 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در فنجان شماره ی 3 چه تغییری نسبت به غلظت آن در فنجان شماره ی 1 و 2 کرده است؟
مقدار سه چهارم فنجان محلول آب و نمک از فنجان شماره ی 3 را به فنجان شماره ی 4 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در فنجان شماره ی 4 نسبت به غلظت آن در فنجان های قبلی چه تغییری کرده است؟
با استفاده از یک قاشق سوپ خوری، تخم مرغ را در فنجان شماره ی 5 قرار دهید. آیا تخم مرغ روی آب شناور می شود؟
با کمک قاشق سوپ خوری، تخم مرغ را از فنجان شماره ی 5 دربیاورید و در فنجان شماره ی 4 قرار دهید. آیا تخم مرغ روی آب شناور می ماند؟
همین کار را برای فنجان های شماره ی 3، 2 و 1 انجام دهید. در کدام یک از فنجان ها تخم مرغ روی آب شناور می ماند؟ اگر این اتفاق برای بیشتر از یک فنجان رخ داده است، آیا تفاوتی بین نحوه ی شناور شدن تخم مرغ در آنها مشاده می کنید؟ این نتایج چه چیزی درمورد چگالی تخم مرغ به شما نشان می دهد؟



آزمایش‌هاي تکمیلی:
در این آزمایش، شما بررسی کردید که چه مقدار نمک باید در آب حل شود تا باعث شود تخم مرغ روی سطح آب شناور بماند. می توانید برای دقیق تر شدن نتایج آزمایش، غلظت های بیشتری از محلول آب و نمک را درست کنید و همین آزمایش را روی آنها نیز انجام دهید. سعی کنید چگالی تخم مرغ را اندازه بگیرید. برای این منظور، از محلولی که تخم مرغ برای اولین بار روی سطح آن غوطه ور می شود استفاده کنید و آن را با افزودن مقادیر متفاوت آب، به غلظت های متفاوت رقیق کنید؛ درست مانند کاری که در آزمایش اصلی انجام دادید. حالا تخم مرغ در کدام غلظت از نمک اول از همه غوطه ور می شود؟ این مشاهدات چه نتیجه ای در مورد چگالی تخم مرغ به شما می دهد؟
این آزمایش را با استفاده از چند تخم مرغ دیگر تکرار کنید. می توانید هم از تخم مرغ خام و هم از تخم مرغ آب پز استفاده کنید. آیا نتایجی که از آزمایش با تخم مرغ های دیگر به دست می آورید دقیقاً مشابه نتایج اولیه تان است؟ یا اینکه درمورد هر تخم مرغ نتیجه متفاوت است؟ برای مقایسه ی صحیح بین تخم مرغ در حالت خام و پخته شده، باید همان تخم مرغ خامی را که روی آن آزمایش انجام داده اید بپزید تا دقت نتایج بالا رود.
تحقیق کنید که چه مقدار نمک در آب دریا وجود دارد. حال با توجه به اعدادی که از آزمایش خود به دست آورده اید، به نظر شما یک تخم مرغ روی آب دریا شناور می ماند یا در آن فرو می رود؟

مشاهده‌هاي و نتیجه گیری:
آیا مشاهده کردید که تخم مرغ در فنجان های شماره ی 1 و 2 غوطه ور شد ولی در فنجان های 3، 4 و 5 این اتفاق رخ نداد؟
در این آزمایش شما به احتمال زیاد مشاهده کرده اید که تخم مرغ در فنجان شماره ی 1 روی آب شناور می شود. در فنجان شماره ی 2 میزان غوطه وری کمتر است اما در هر حال تخم مرغ روی آب می ماند. در بقیه ی فنجان ها تخم مرغ روی آب نمی ماند و در آن فرو می رود. در فنجان شماره ی 1، غلیظ ترین محلول آب و نمک را داشتید که در ابتدای آزمایش تهیه کرده بودید و شامل نصف فنجان نمک حل شده در دو و نیم فنجان آب بود. غلظت محلول آب و نمک در فنجان های شماره ی 2 تا 4 به ترتیب نصف شدند. برای مثال، غلظت محلول در فنجان شماره ی 2 نصف غلظت آن در فنجان شماره ی 1 بود و غلظت محلول در فنجان شماره ی 3 نیز نصف غلظت در فنجان شماره ی 2 بود. در فنجان شماره ی 5 نیز فقط آب شهری ریختید. تخم مرغ قاعدتاً باید در فنجان های شماره ی 3، 4 و 5 فرو رود چرا که چگالی تخم مرغ بیشتر از چگالی آب و یا محلول رقیق آب و نمک است. محلول های موجود در فنجان های شماره ی 1 و 2 حاوی نمک بیشتری بودند و درنتیجه چگالی بالاتری داشتند. تخم مرغ باید در این محلول ها روی سطح آب شناور بماند. زیرا چگالی محلول ها از چگالی تخم مرغ بیشتر است. میزان چگالی واقعی تخم مرغ نیز چیزی بین چگالی محلول های موجود در فنجان های شماره ی 2 و 3 است.

منابع مفيد:

مشاهده‌ی قبلی: با کمک محلول آب و نمک، برای خود کریستال بسازید

مشاهده‌ی بعدی: اندازه‌گیری آستانهٔ درک چشایی در انسان

مشاهده‌ی قبلی: با کمک محلول آب و نمک، برای خود کریستال بسازید

مشاهده‌ی بعدی: اندازه‌گیری آستانهٔ درک چشایی در انسان

مفاهیم کلیدی: دانسیته (جرم حجمی)، جرم، حجم، غلظت، شناوري، آب

مقدمه:
آیا تا به حال به این مسئله دقت کرده اید که بعضی اجسام روی آب غوطه ور می شوند درحالیکه برخی دیگر در آن فرو می روند؟ این مسئله به دانسیته ی اجسام در مقایسه با دانسیته ی آبی که در آن قرار گرفته اند بستگی دارد.

اگر جسمی از آبی که در داخل آن قرار گرفته است دانسیته ی کمتری داشته باشد، روی سطح آب شناور می ماند. آب شور چون چگال تر از آب شیرین است، بعضی اجسام در اقیانوس که آب شور دارد راحت تر غوطه ور می شوند. شما نیز می توانید با اضافه کردن نمک به آب شهری، آب چگال تر درست کنید. درواقع اگر مقدار کافی نمک به آب اضافه کنید، می توانید آن را آنقدر چگال کنید که حتی یک تخم مرغ روی آن غوطه ور شود! در این آزمایش در این مورد بیشتر خواهید آموخت.

پیش نیاز:
اگر یک تخم مرغ را در یک لیوان آب شهری قرار دهید، در آن فرو می رود. دلیل فرو رفتن تخم مرغ در آب شهری بیشتر بودن چگالی یا دانسیته ی تخم مرغ از آب است. دانسیته یا چگالی یک ماده در واقع جرم واحد حجمی آن است. برای مثال، دانسیته ی آب شیرین در شرایط استاندارد تقریباً 1 گرم بر سانتی متر مکعب است.

حال اگر به مقدار مناسب نمک به آب اضافه کنید، تخم مرغ روی آب می آید و شناور می شود! چون افزودن نمک به آب باعث افزایش دانسیته ی محلول می شود. این افزایش دانسیته به خاطر افزایش جرم در اثر اضافه کردن نمک در حجم ثابتی از آب است. قابلیت شناور شدن یک جسم مثل تخم مرغ روی سطح آب را شناوري (Buoyancy) می گویند. اما چه مقدار نمک باید به آب اضافه شود تا تخم مرغ روی آن شناور شود؟ در این آزمایش با درست کردن محلول آب و نمک در غلظت های مختلف، این مقدار را به دست خواهید آورد.

مواد و وسایل مورد نیاز:
آب
یک فنجان برای اندازه گیری
یک ظرف بزرگ مثل یک کاسه یا قابلمه (باید حداقل گنجایش سه فنجان آب را داشته باشد.)
نصف فنجان نمک
پنج عدد فنجان که هر کدام حداقل گنجاش 500 گرم را داشته باشد.
یک ماژیک در صورتی که از فنجان های یک بار مصرف استفاده می کنید و یا برچسب و خودکار اگر فنجان ها یک بار مصرف نیستند.
سه قاشق برای هم زدن محلول های آب و نمک
قاشق سوپ خوری برای جا به جا کردن تخم مرغ

آماده سازی:
تخم مرغ را از یخچال بیرون بیاورید و مدتی آن را در دمای اتاق نگه دارید تا گرم شود و به دمای اتاق برسد. دقت کنید که همیشه بعد از دست زدن به تخم مرغ خام، دست هایتان را بشویید چرا که ممکن است حامل باکتری سالمونلا (Salmonella) باشد.
مقدار یک فنجان و نیم آب داخل ظرف بزرگی که آماده کرده اید بریزید.
به اندازه ی نصف فنجان نمک به ظرف اضافه کنید و آن را به هم بزنید تا نمک حل شود. (مشاهده می کنید که همه ی نمک در این مرحله حل نمی شود.)
یک فنجان دیگر آب به ظرف اضافه کنید و محلول را به هم بزنید تا نمک باقی مانده نیز حل شود. قبل از رفتن به مرحله ی بعد، اطمینان حاصل کنید که تمام نمک در آب حل شده باشد. دقت کنید که برای حل شدن همه ی نمک در آب، به حدود 5 تا 10 دقیقه هم زدن مداوم نیاز دارید، پس صبور باشید. به نظر شما چرا باید آزمایش را بااین محلول با غلظت بسیار بالای نمک شروع کنیم؟
5 فنجان را کنار هم روی یک سطح قرار دهید. از چپ به راست آن ها را از 1 تا 5 شماره گذاری کنید. اگر از فنجان های یک بار مصرف استفاده می کنید، می توانید با یک ماژیک شماره ی هر کدام را روی خودش بنویسید. اما اگر از فنجان های آشپزخانه استفاده می کنید، روی برچسب شماره ها را بنویسید و برچسب ها را به فنجان ها بچسبانید تا بعد از آزمایش بتوانید آن ها را بکَنید.

روش کار:
مقدار سه چهارم یک فنجان از محلول آب و نمکی که آماده کرده اید را در فنجان شماره ی 1 بریزید.
حال مقدار سه چهارم فنجان آب شهری به هر کدام از فنجان های شماره ی 2 تا 5 اضافه کنید. (به فنجان شماره ی 5 چیز دیگری اضافه نکنید)
مقدار سه چهارم فنجان از محلول آب و نمک آماده شده در ابتدای کار را به فنجان شماره ی 2 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در محلول شماره ی 2 در مقایسه با محلول شماره ی 1 چه تغییری کرده است؟
مقدار سه چهارم فنجان محلول آب و نمک از فنجان شماره ی 2 بردارید و به فنجان شماره ی 3 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در فنجان شماره ی 3 چه تغییری نسبت به غلظت آن در فنجان شماره ی 1 و 2 کرده است؟
مقدار سه چهارم فنجان محلول آب و نمک از فنجان شماره ی 3 را به فنجان شماره ی 4 اضافه کنید و آن را خوب به هم بزنید. غلظت نمک در فنجان شماره ی 4 نسبت به غلظت آن در فنجان های قبلی چه تغییری کرده است؟
با استفاده از یک قاشق سوپ خوری، تخم مرغ را در فنجان شماره ی 5 قرار دهید. آیا تخم مرغ روی آب شناور می شود؟
با کمک قاشق سوپ خوری، تخم مرغ را از فنجان شماره ی 5 دربیاورید و در فنجان شماره ی 4 قرار دهید. آیا تخم مرغ روی آب شناور می ماند؟
همین کار را برای فنجان های شماره ی 3، 2 و 1 انجام دهید. در کدام یک از فنجان ها تخم مرغ روی آب شناور می ماند؟ اگر این اتفاق برای بیشتر از یک فنجان رخ داده است، آیا تفاوتی بین نحوه ی شناور شدن تخم مرغ در آنها مشاده می کنید؟ این نتایج چه چیزی درمورد چگالی تخم مرغ به شما نشان می دهد؟



آزمایش‌هاي تکمیلی:
در این آزمایش، شما بررسی کردید که چه مقدار نمک باید در آب حل شود تا باعث شود تخم مرغ روی سطح آب شناور بماند. می توانید برای دقیق تر شدن نتایج آزمایش، غلظت های بیشتری از محلول آب و نمک را درست کنید و همین آزمایش را روی آنها نیز انجام دهید. سعی کنید چگالی تخم مرغ را اندازه بگیرید. برای این منظور، از محلولی که تخم مرغ برای اولین بار روی سطح آن غوطه ور می شود استفاده کنید و آن را با افزودن مقادیر متفاوت آب، به غلظت های متفاوت رقیق کنید؛ درست مانند کاری که در آزمایش اصلی انجام دادید. حالا تخم مرغ در کدام غلظت از نمک اول از همه غوطه ور می شود؟ این مشاهدات چه نتیجه ای در مورد چگالی تخم مرغ به شما می دهد؟
این آزمایش را با استفاده از چند تخم مرغ دیگر تکرار کنید. می توانید هم از تخم مرغ خام و هم از تخم مرغ آب پز استفاده کنید. آیا نتایجی که از آزمایش با تخم مرغ های دیگر به دست می آورید دقیقاً مشابه نتایج اولیه تان است؟ یا اینکه درمورد هر تخم مرغ نتیجه متفاوت است؟ برای مقایسه ی صحیح بین تخم مرغ در حالت خام و پخته شده، باید همان تخم مرغ خامی را که روی آن آزمایش انجام داده اید بپزید تا دقت نتایج بالا رود.
تحقیق کنید که چه مقدار نمک در آب دریا وجود دارد. حال با توجه به اعدادی که از آزمایش خود به دست آورده اید، به نظر شما یک تخم مرغ روی آب دریا شناور می ماند یا در آن فرو می رود؟

مشاهده‌هاي و نتیجه گیری:
آیا مشاهده کردید که تخم مرغ در فنجان های شماره ی 1 و 2 غوطه ور شد ولی در فنجان های 3، 4 و 5 این اتفاق رخ نداد؟
در این آزمایش شما به احتمال زیاد مشاهده کرده اید که تخم مرغ در فنجان شماره ی 1 روی آب شناور می شود. در فنجان شماره ی 2 میزان غوطه وری کمتر است اما در هر حال تخم مرغ روی آب می ماند. در بقیه ی فنجان ها تخم مرغ روی آب نمی ماند و در آن فرو می رود. در فنجان شماره ی 1، غلیظ ترین محلول آب و نمک را داشتید که در ابتدای آزمایش تهیه کرده بودید و شامل نصف فنجان نمک حل شده در دو و نیم فنجان آب بود. غلظت محلول آب و نمک در فنجان های شماره ی 2 تا 4 به ترتیب نصف شدند. برای مثال، غلظت محلول در فنجان شماره ی 2 نصف غلظت آن در فنجان شماره ی 1 بود و غلظت محلول در فنجان شماره ی 3 نیز نصف غلظت در فنجان شماره ی 2 بود. در فنجان شماره ی 5 نیز فقط آب شهری ریختید. تخم مرغ قاعدتاً باید در فنجان های شماره ی 3، 4 و 5 فرو رود چرا که چگالی تخم مرغ بیشتر از چگالی آب و یا محلول رقیق آب و نمک است. محلول های موجود در فنجان های شماره ی 1 و 2 حاوی نمک بیشتری بودند و درنتیجه چگالی بالاتری داشتند. تخم مرغ باید در این محلول ها روی سطح آب شناور بماند. زیرا چگالی محلول ها از چگالی تخم مرغ بیشتر است. میزان چگالی واقعی تخم مرغ نیز چیزی بین چگالی محلول های موجود در فنجان های شماره ی 2 و 3 است.

منابع مفيد:

مشاهده‌ی قبلی: با کمک محلول آب و نمک، برای خود کریستال بسازید

مشاهده‌ی بعدی: اندازه‌گیری آستانهٔ درک چشایی در انسان