Замрзнати меурчиња

Кога е во цврста состојба, водата може да биде во форма на коцка мраз, снег, слана... А меурчето од сапуница?

Материјали

  1. Детергент за миење садови

  2. Вода

  3. Чашка

  4. Цевче за пиење или жица со еден дел свиткан во круг

  5. Ладен ден (барем -6°C, што поладно тоа подобро)

  6. Топли ракавици

Експеримент

Измешај детергент за миење садови и вода во однос 1:6 - на пример едно капаче средство за садови со 6 капачиња вода. Ова е најдобро да го направиш неколку часа или еден ден пред експериментот, за меурчињата да бидат постабилни. Излези надвор и доколку дува ветер најди место на завет. Со цевчето или жицата пробај да направиш меурчиња кои стојат на нешто - на цевчето, на лист од растение, трева, или врз снег и слана.. Можеш и да истуриш малку сапуница на рамна површина (чинија) и да направиш меурче врз сапуницата. Набљудувај! Можеби ќе ти требаат повеќе обиди додека да успееш да направиш стабилни меурчиња, но не се откажувај. Со малку трпение ќе успееш, а за резултатот вреди да се потрудиш.
Ако времето е многу ладно (под -10°C) и суво, можеш и да дуваш меурчиња во воздух за да видиш дали ќе замрзнат пред да паднат на земјата.

Што се случува?

Водата замрзнува на 0°C, а водата со детергент на неколку степени под 0, затоа овој експеримент е успешен само кога денот е многу ладен. Кога водата замрзнува, тоа значи дека малите честички од кои таа е направена се подредуваат и формираат линии или решетки. Затоа парчињата мраз кои први се формираат имаат јасно дефинирани граници и интересни геометриски форми. Тие парчиња мраз се викаат кристали. Во некои случаи, најчесто кога меурчето замрзнува бавно, се формираат кристали на мраз кои се прошируваат сè додека меурчето не е целосно замрзнато. Но, ако меурчето замрзнува брзо и ако тепературата е баш како што треба, тогаш можеш да видиш вистински рингишпил на кристали од мраз! Многубројни мали кристали се создаваат во исто време и брзо се вртат низ меурчето и растат. Ова се случува бидејќи кога се формира кристал, водата која е околу кристалот брзо бега од него, но понекогаш бегајќи одвлекува со себе и парче кристал. Така се добиваат кристалите кои вртоглаво танцуваат.

Како водата формира кристали кога замрзнува?

Водата е составена од мали честички кои се викаат молекули. Кога водата е во течна состојба силата која се вика „водородна врска“ ги држи молекулите заедно, но тие слободно се движат и лизгаат едни врз други. Кога водата замрзнува, молекулите се подредуваат и формираат правилни мрежи. Овие правилни мрежи не се гледаат со голо око, но на тенкото меурче можеш да забележиш дека мразот формира прави линии и добро обележани геометриски фигури, понекогаш дури и правилни хексагони. Овие геометриски фигури се резултат на правилната мрежа од молекули која го составува мразот.

Како водата формира кристали кога замрзнува?

Меурчето може да замрзне брзо или бавно, почнувајќи со само еден кристал кој се шири или многу кристали кои се појавуваат наеднаш, почнувајќи од горе или доле. Може дури и кристалите да танцуваат на неговата површина. Ова зависи од температурата, големината на меурчето, влажноста на воздухот, основата која меурчето ја допира и многу други фактори. На пример, ако правиш меурчиња врз снег на ладен сончев ден, воздухот може да биде малку потопол од снегот, па меурчињата ќе замрзнуваат почнувајќи одоздола. А ако правиш меурчиња врз подлога која е малку потопла од воздухот, тие ќе замрзнуваат прво одозгора, каде што меурчето е потенко и температурата пониска.

Науката за замрзнувањето на меурчињата е сѐ уште млада и нема одговори на сите прашања за разните структури кои се појавуваат, но во 2019 една група научници даде објаснување за начинот на кој се формира „рингишпилот од кристали“.

Како замрзнува меурчето?

За да одговориш на ова прашање, треба да знаеш четири работи.

  1. Кога водата замрзнува, не замрзнува сѐ одеднаш, туку процесот почнува со формирање на мало парче мраз кое потоа се шири. Ова парче се вика кристал.

  2. Кога замрзнува нов кристал, температурата на водата околу него благо се зголемува. Звучи чудно, нели? Всушност, ова е логично ако размислиш вака: за да се растопи парче мраз, тоа треба да се загрее - значи мразот треба да добие енергија. Замрзнувањето на водата во мраз е спротивен процес, значи ќе треба и спротивна размена на енергија. Така, кога водата замрзнува, таа треба да исфрли енергија, а оваа исфрлена енергија ја грее водата околу новонастанатиот мраз.

  3. Водата е направена од молекули кои се привлекуваат едни со други со сила која ја нарекуваме кохезија. Дури и во течна состојба оваа кохезија помеѓу молекулите на вода е значајна. Ако имаме вода во сад и успееме да создадеме специјални услови во кои дел од водата има помала кохезија, тогаш тој дел од водата ќе биде привлечен од остатокот, каде привлечната сила е голема, и ќе се создаде краток, но брз проток на вода. Ако го имаш направено експериментот “Брканица на бои“ веќе знаеш како тоа изгледа. Протокот на вода од место со помала кон место со поголема кохезија се вика „ефект на Марангони“.

  4. Кога водата е потопла, молекулите се подалеку едни од други и имаат помала кохезија.

Сега размисли - како ова објаснува зошто кристалите во меурчето кое замрзнува се движат насекаде пред да пораснат и да замрзне целото меурче? Обиди се да ги поврзеш сите претходни информации и да дадеш твое објаснување, а потоа изгледај го следното видео.

Сподели го експериментот