المشاريع العلمية: كيفية حماية الجليد من الذوبان

ليس من المستحيل منع الجليد من الذوبان إلى الأبد دون وضعه في المجمد ، ولكن يمكنك استخدام بعض الطرق البسيطة لإبقائه باردًا لفترة أطول وتأخير الذوبان. يتكون الجليد ، مثل كل الأشياء ، من جزيئات تتفاعل بشكل مختلف اعتمادًا على الحالة التي تكون فيها. مكعب ثلج صلب له شكل ثابت بجزيئات متماسكة وثابتة. عندما يتم إخراج الثلج من الفريزر ، تمنح درجة الحرارة الأكثر دفئًا للجسيمات الصلبة طاقة حرارية ، مما يسمح لها بالانفصال عن بعضها البعض - الذوبان - والتحول تدريجياً إلى جزيئات سائلة.

جرب أفكار المشروع العلمي هذه لتجربة طرق مختلفة للحفاظ على درجة الحرارة المحيطة بالجليد منخفضة لمنعه من الذوبان بسرعة.

لمعرفة كيف تؤثر المواد المختلفة على طول الوقت الذي يستغرقه الجليد في الذوبان ، ضع بعض الثلج في مبرد بلاستيكي ونفس كمية الثلج في مبرد معدني. يحتاج الجليد إلى طاقة ليذوب ، والأوعية البلاستيكية تمنع انتقال الطاقة الحرارية من داخل الحاوية إلى الخارج والعكس صحيح. تنقل المبردات المعدنية الطاقة بسرعة أكبر ، لذلك لا تمنع الجليد من الذوبان لفترة طويلة. جرب التجربة باستخدام مبردات ملونة مختلفة. تمتص الألوان الفاتحة حرارة أقل ، مما يحافظ على برودة الثلج لفترة أطول.

أضف طبقة أخرى من العزل بين الثلج وأي حرارة خارجية عن طريق لف مبرد الثلج أو الدلو بمنشفة. توفر طبقة من مواد التغليف بين المبرد والمنشفة مزيدًا من العزل. إن حبس الهواء بين الطبقات يقلل من كمية الطاقة الحرارية المفقودة.

لف وعاء من الثلج بورقة من ورق الألمنيوم. تحافظ الأسطح العاكسة على درجات الحرارة بدرجة ثابتة ، لذلك يذوب الجليد بمعدل أبطأ من الثلج الذي يُترك مكشوفًا أو مغطى بطبقة من مادة غير عاكسة للضوء مثل الورق مناشف.

جرب أحجامًا مختلفة من مكعبات الثلج لتحديد مدى تأثير الحجم على الوقت الذي يستغرقه الذوبان. مكعبات الثلج الأكبر حجمًا لها مساحة سطح أكبر ، لذا فهي تظل باردة لفترة أطول. يذوب الجليد المجروش بشكل أسرع بسبب مساحة السطح الصغيرة المعرضة للحرارة المحيطة مقارنة بالكثافة النسبية. كما أن استخدام الماء المغلي لصنع مكعبات الثلج يقلل فقاعات الهواء ويبقيها باردة لفترة أطول.

كلما كانت المنطقة التي يتواجد فيها الجليد أكثر برودة ، كلما طالت مدة الذوبان. ضع الثلج بجانب مروحة أو نظام تكييف. إذا كان الجليد معرضًا لأشعة الشمس المباشرة مثل النافذة أو بالقرب من الأجسام الساخنة ، فإنه يذوب بشكل أسرع. كلما كانت مساحة الجليد أصغر ، زاد تأثير انخفاض درجة الحرارة على معدل انصهاره.