Միջառարկայական նախագիծ՝ «Անձրևի կաթիլ»

Աշնանային հավաքին ընդառաջ միջառարկայական /ֆիզիկա-քիմիա/, փորձարարական նախագիծ՝ «Անձրևի կաթիլ կամ կաթիլի ծավալի որոշում»։

Նախագծի նպատակը՝ փոքր մարմինների չափերի որոշում, հեղուկի մինիմալ չափերի, կաթիլի ծավալի որոշում, չափիչ սարքերի կիրառում, դրանցից օգտվելու և չափուներ կատարելու հմտությունների զարգացում։

Հետազոտման օբյեկտ՝ ջրի կաթիլ, աղաջրի, անձրևաջրի և թորած ջրի կաթիլներ։

Հետազոտության առարկան՝ ջրի կաթիլի չափերի, նրա արտաքին տեսքի և վարքագծի ուսումնասիրումը, նրանում լուծված նյութերից և խառնուրդներից կախված։

Հետազոտության մեթոդ՝ դիտումներ, կաթիլի առաջացման ընթացքի ուսումնասիրում, հնարավորության դեպքում նաև դիտումներ մանրադիտակով, փորձեր, անալիզ, վերլուծում, հետևություններ և ընդհանրացում։

Անհրաժեշտ սարքավորումներ և նյութեր՝ ծորակի ջուր, աղաջուր, թորած ջուր չափագլան, ներարկիչ, հայտնի ծավալի անոթ (բաժանումներով, չափիչ ապակյա իրեր, բաժակ, բանկա կամ շիշ՝ հայտնի ծավալով)։

Ջուրը զարմանալի տարր է։ Այն հրապուրում է իր խորհրդավորությամբ։ Հաճախ պրոֆեսիոնալ լուսանկարիչները օգտագործում են մակրո լուսանկարչություն՝ ջրի կաթիլների ողջ գեղեցկությունը նկարագրելու և փոխանցելու համար: Հավանաբար կզարմանաք, բայց այն թաքցնում է ոչ միայն անհավանական գեղեցկություն, այլև բազմաթիվ յուրահատուկ հատկություններ։ 

Այսպիսով, այսօր մենք կորոշենք ջրի մեկ կաթիլի ծավալը, կհամեմատենք սվորական խմելու ջրի, աղաջրի և անձրևաջրի կաթիլների ծավալը, կիմանանք, թե ի՞նչ է այն պարունակում իր մեջ և նույնիսկ որքանով է այն վտանգավոր։

Կաթիլը - առավելագույն փոքր մակերևույթով սահմանափակված հեղուկի հնարավոր այն մինիմալ քանակն է, որը մակերևույթային լարվածության ուժերի և նրա մասնիկների բավականին ամուր ձգողության շնորհիվ ընդունում է գնդաձև տեսք։ Կաթիլի ձևը՝ գնդաձև, ձգված, երկարավուն, պայմանավորված է մի շարք հանգամանքներից՝ մակերևույթային լարվածության, երկրի ձգողության ուժեր, քամու հոսքի ճնշման, կախված տեղանքից՝ մթնոլորտի վերին և ստորին շերտերի, տիեզերքում և այլն։
Ինչպե՞ս չափել մեկ կաթիլ ջրի ծավալը:  Կաթիլի ծավալը չափելու համար օգտվում են չափիչ փորձանոթից (ﬔնզուրից), չաջագլանից, կաթոցիկից և ներարկիչից: Դատարկ փորձանոթի ﬔջ կաթեցնում են հեղուկի հաշված քանակությամբ (օրինակ՝ ﬕ քանի տաս նյակ) կաթիլներ, չափում նրանց ընդհանուր ծավալը, հետո այդ ծավալը բաժանում են կաթիլների թվի վրա և ստանում ﬔկ կաթիլի ծավալը:

Կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մեկ կաթիլ ջրի մոտավոր ծավալը կազմում է 0,03-0,05 մլ։ Դուք կարող եք հարցնել. «Ինչու՞ են նման չափումներ անում»: Պատասխանը շատ պարզ է՝ ձեռք բերված գիտելիքները շատ կարևոր են ջրի վիճակի քիմիական անալիզ անցկացնելու համար։

Ջրի քիմիական բանաձևը՝ H₂O բոլորին է հայտնի: Բայց այս պարզ բանաձևը շատ ավելի ինֆորմացիա է պարունակում, քան պարզապես մոլեկուլների այս համախումբը: Ջուրը հզոր տարր է, անսահման էներգիա է պարունակում, և կյանքի ուառողջության աղբյուր է անդիսանում, շրջակա միջավայր պահպանման համար գխավոր դերակատարներից է։ Ջուրը թթվածնի աղբյուր է, որով հարստացված է լեռներից հոսող սառնորակ գետերի, բյուրեղյա աղբյուրների ջրերը, իսկ նրա զարմանալի բուժիչ հատկությունները հայտնի են եղել դեռևս հին ժամանակներից։
Հավանաբար ձեզ ծանոթ է հետևյալ ժողովրդական ասացվածքը՝ «Դուք նման եք երկու կաթիլի ջրին». Այս ասացվածքն իսկապես գիտական հաստատում ունի։ Օրինակ՝ ծովի ջրի կաթիլները տարբեր մոլեկուլային կառուցվածք ունեն, սակայն դրանցից յուրաքանչյուրում իոնային նյութերի կոնցենտրացիան ուղիղ 0,001 գ/կգ է։
Մեկ կաթիլ ջրի քիմիական անալիզը ցույց է տվել, որ այն պարունակում է ավելի քան 75 քիմիական տարր:
Բայց միևնույն ժամանակ ջրի մեկ կաթիլը կարող է զգալի վնաս հասցնել ձեր առողջությանը, քանի որ այն կարող է պարունակել կյանքի համար վտանգավոր քիմիական նյութեր։ Ժանգ, քլոր, պաթոգեն միկրոօրգանիզմներ, սնկային սպորներ և նույնիսկ ծանր մետաղներով թունաքիմիկատներ: Նման ջուր, իհարկե, չպետք է խմել։

Հետազոտությունների արդյունքը՝ -

NaCl լուծույթն (աղաջուր) ավելի փոքր ծավալ ունի քան սովորական խմելու ջրի կաթիլը։ Դա պայմանավորված է ջրի բևեռային մոլեկուլների կողմից նատրիումի լիցքավորված իոնները ձգելու հանգամանքով։ Ջրի մոլեկուլները դառնում են ավելի «կարգավորված» և ավելի քիչ տեղ են զբաղեցնում, քանի որ իոնները հիդրատացվում (Հիդրացիան ջրի մոլեկուլների միացումն է մոլեկուլներին կամ իոններին) են:

Փորձարարական առաջադրանքներ․

1․ Ինչպե՞ս կարող եք որոշել մեկ կաթիլ ջրի ծավալը միայն ներարկիչի օգնությամբ:

2․ Որոշել սովորական խմելու ջրի կաթիլի, անձրևաջրի կաթիլի և թորած ջրի կաթիլների ծավալները։ Առաջ քաշել սեփկան վարկածը այնուհետև ստուգել դրանց ճշմարտացիությունը կամ հերքել այն։ Կատարել համապատասխան վերշուծություններ։

3․ Աղաջրի լուծույթի կաթիլի ծավալը համեմատիր մաքուր ջրի կաթիլի ծավալի հետ։ Ի՞նչ կարող ես ասել և ինչպե՞ս կարելի է բացատրել փորձի արդյունքները։ Համեմատել դրանք, կատարել համապատասխան եզրահանգումներ։

4․ Ո՞ր դեպքում կստանանք կաթիլի ծավալի ավելի ճշգրիտ արժեք՝ փոքր թե՞ մեծ քանակությամբ կաթիլների դեպքում հաշվարկելիս։

5․ Քանի՞ կաթիլ ջուր (աղաջուր, սպիրտ, ձեթ) կա գդալի (թեյի, ճաշի) մեջ: 

6․ Քանի՞ կաթիլ կա տարբեր հեղուկների որոշակի ծավալում (1մլ, 5մլ)։ Կազմել աղյուսակ Քանի կաթիլ ջուր, աղաջուր, շաքարաջուր, սպիրտ, ձեթ (թուրմ, կամ լուծույթ) Ծավալը մլ. Տվայալները համեմատել նաև թեյի գդալով (մոտավոր)։

7․ Առավելագույնը որքա՞ն կաթիլ կտեղավորվի 10 դրամանոցի մակերևույթին։

Շարունակական՝ Որքա՞ն է կշռում տարբեր հեղուկների մեկ կաթիլը:

Մանանա Առաքելյան 8-9