یخ و آب صفر درجه
"قطعه ای یخ درون آب صفر درجه انداخته می شود،حجم یخ چه تغییری میکند؟"
بیایید مساله را به صورت زیر بررسی کنیم.
نگاه اول:قطعه ای یخ در اختیار داریم این قطعه در یک یخچال قرار داده شده است و به شکل یک قطعه جامد با دمای صفر درجه قرار دارد (یخ صفر بسیار ناپایدار است و در اثر گرفتن کمترین دما به آب تبدیل می شود)،حال این یخ را به خارج از یخچال انتقال می دهیم چه روی می دهد؟چرا؟
نگاه دوم:قطعه ای یخ در اختیار داریم این قطعه در یک یخچال قرار داده شده است و به شکل یک قطعه جامد با دمای معین قرار دارد،حال این یخ را به خارج از یخچال انتقال می دهیم و در درون مقداری آب که به دمای تعادل در محیط رسیده است می اندازیم چه روی می دهد؟چرا؟
خوب در مثالهای بالا چه روی می دهد؟کدام بخش گرما می دهد و کدام ماده گرما می گیرد؟در چه حالتی ممکن است همه قطعه یخ ذوب و تبدیل به آب نشود؟چرا ممکن است هنگامی که قطعه ای از یخ را درون یک ظرف آب می اندازیم،تمام یخ ذوب نشود؟
به نظر شما هنگامی که تمام یخ ذوب نمی شود دمای آب و یخ به چند درجه رسیده است؟
خوب حال که به مطالب بالا دقت کردید،به این موضوع هم نگاه دقیق تری بیندازید.
قطعه ای از یک یخ جامد را (مثلا -5 درجه) را درون آب صفر درجه می اندازیم (این آب مثلا با انداختن یک قطعه یخ دیگر و ذوب شدن تدریجی آن در یک محیط متعادل رخ داده است از این رو دمای تعادل صفر است)،آیا یخ می تواند از آب گرما بگیرد؟
اگر از آب گرما بگیرد در حقیقت دمای آب را پایین آورده است اما آب صفر درجه که دمایش اندکی کمتر شود به یخ تبدیل می شود!!
شاید بگویید به آب گرما میدهد،پس یخ ما به آب گرما می دهد تا یخ تر شود!!پس یخ نمی تواند به آب گرما دهد چون دمایش پایین تر است و همان طور که می دانیم همواره گرما از دمای بالاتر به پایین تر منتقل می شود.
پس چه روی میدهد؟
الف ) اگر قطعه یخ دارای دمای صفر درجه باشد،به همان حالت باقی می ماند.
ب ) اگر دمای قطعه یخ کمتر باشد از آب گرما می گیرد و آب را تبدیل به یخ می کند تا هر دو به دمای تعادل برسند از این رو حجمش افزایش می یابد.
ج ) اگر قطعه یخ بسیار بزرگ و دمایش پایین تر از آب باشد،ممکن است سبب یخ زدن کل آب به طور ناگهانی شود.
به نظر شما چه اتفاق های دیگری روی خواهد داد؟چرا برای یخ زدن سریع آب نیازمند قطعه یخ بزرگ هستیم؟
وقتي همه با من هم عقيده مي شوند، تازه احساس مي کنم که اشتباه کرده ام.