การแยกเกลือ ขี้เลื่อย และเหล็กเมื่อผสมเข้าด้วยกันเป็นความท้าทายทางวิทยาศาสตร์แบบคลาสสิกที่ต้องใช้การแยกวัสดุที่หลากหลาย แม้ว่าความท้าทายอาจดูน่ากลัวในตอนแรก แต่การพิจารณาเนื้อหาอย่างถี่ถ้วนเสนอแนะแนวคิดในการโจมตีปัญหา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแตกต่างระหว่างวัสดุต่าง ๆ ให้เบาะแสและสุดท้ายคือวิธีแก้ปัญหา
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
หากต้องการแยกเกลือ ขี้เลื่อย และเหล็ก ให้ใช้แม่เหล็กแยกเตารีด จากนั้นเติมน้ำให้เกลือละลายแล้วลอยขี้เลื่อย ลอกออก ตะแกรง หรือกรองสารละลายเพื่อแยกขี้เลื่อย ปล่อยให้น้ำระเหยทิ้งเกลือไว้เบื้องหลัง
กำหนดวัสดุ
พิจารณาคุณสมบัติของวัสดุแต่ละชนิด เหล็กมีความหนาแน่นสูง 7.87 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรและเป็นแม่เหล็ก ไม้มีความหนาแน่นต่ำ ต่ำกว่าความหนาแน่นของน้ำ ซึ่งหมายความว่าขี้เลื่อยจะลอยอยู่ในน้ำได้มากที่สุด ไม้ไหม้อีกด้วย เกลือมีความหนาแน่นปานกลาง 2.17 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรและละลายในน้ำ อนุภาคขี้เลื่อยอาจมีหรือไม่มีขนาดใหญ่กว่าผลึกเกลือ อย่างไรก็ตาม ธาตุเหล็กอาจเป็นผงหรืออาจเป็นเม็ดขนาดใหญ่กว่า การทราบขนาดอนุภาคอาจเสนอวิธีแก้ปัญหาอื่นที่เป็นไปได้
ประเมินแนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้
หากวัสดุทั้งสามมีขนาดแตกต่างกันเพียงพอ ก็สามารถแยกออกโดยใช้ตะแกรงหรือตะแกรงที่มีช่องเปิดขนาดต่างกันได้ อย่างไรก็ตาม หากปราศจากข้อมูลเกี่ยวกับขนาดอนุภาค วิธีแก้ปัญหานี้ก็จะไม่แน่นอน
ความหนาแน่นยังสามารถใช้เพื่อแยกวัสดุทั้งสาม การเขย่าวัสดุในที่สุดจะทำให้เกิดชั้น โดยที่เหล็กตกตะกอนที่ด้านล่างของภาชนะ เกลือก่อตัวเป็นชั้นกลาง และขี้เลื่อยลอยขึ้นมาเป็นชั้นบน อย่างไรก็ตาม หากอนุภาคเกลือมีขนาดเล็กกว่าอนุภาคเหล็กมาก เกลืออาจเติมช่องว่างระหว่างอนุภาคเหล็ก อย่างน้อยก็ในชั้นเหล็กด้านบน
การใช้คุณสมบัติพิเศษของวัสดุแต่ละชนิดยังแนะนำวิธีแก้ปัญหาอีกด้วย หากการแยกเป็นเป้าหมาย โดยไม่คำนึงถึงสภาพของวัสดุ ขี้เลื่อยก็อาจเป็นได้ เผาทิ้งให้เหลือเกลือและธาตุเหล็กซึ่งช่วยให้เกลือละลายในน้ำทิ้งธาตุเหล็กไว้ อีกวิธีหนึ่งคือการเอาเหล็กออกโดยใช้แม่เหล็ก จากนั้นเติมน้ำลงในส่วนผสมของไม้และเกลือ เกลือละลายและไม้ลอย ปล่อยให้เหล็กที่เหลืออยู่จม หากความท้าทายนั้นต้องการการจับวัสดุทั้งสาม จะต้องกำจัดการเผาไม้เป็นวิธีการแก้ปัญหา
เลือกแนวทางปฏิบัติ
จากข้อสันนิษฐานว่าวัสดุทั้งสามจะต้องถูกเรียกคืนโดยไม่มีความเสียหาย การใช้คุณสมบัติพิเศษจึงดูเหมือนเป็นประโยชน์มากที่สุด ดังนั้น การใช้ความแตกต่างของความหนาแน่น น้ำและแม่เหล็กจึงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
วิธีแยกเกลือ ขี้เลื่อย และเหล็ก
หากวัสดุต้องถูกยึดคืนและไม่เสียหาย ให้เริ่มโดยใช้แม่เหล็กเพื่อจับและแยกเหล็กออก กระจายส่วนผสมในกระทะแล้วดึงแม่เหล็กผ่านวัสดุ จับและแยกเหล็กออกจากเกลือและขี้เลื่อย ทำซ้ำจนกว่าแม่เหล็กจะไม่จับเหล็กอีกต่อไป หากเหล็กดึงออกจากแม่เหล็กได้ยากเกินไป ให้ลากแม่เหล็กไปที่ด้านล่างของภาชนะ โดยขยับเตารีดไปด้านหนึ่งโดยไม่ต้องสัมผัสกับเหล็กโดยตรงด้วยแม่เหล็ก
ใส่ส่วนผสมที่เหลือลงในภาชนะที่ใหญ่พอที่จะเก็บวัสดุไว้และมีช่องสำหรับเติมน้ำ เติมน้ำให้ท่วมส่วนผสมแล้วคนเบาๆ อย่าลืมคนจนสุดก้นภาชนะ ในขณะที่กวนต่อไป เตารีดที่เหลือจะเกาะติดกับก้นภาชนะ เกลือจะละลายในน้ำและขี้เลื่อยจะลอย
ร่อนขี้เลื่อยออกอย่างระมัดระวังแล้วพักไว้ให้แห้ง อีกวิธีหนึ่งคือใช้ตะแกรงหรือกระดาษกรองเพื่อดักจับขี้เลื่อย
เทน้ำลงในกระทะตื้น ปล่อยให้น้ำระเหยตามธรรมชาติหรือให้ความร้อนเบา ๆ เพื่อเร่งกระบวนการระเหย เกลือถูกทิ้งไว้เบื้องหลัง
หมายเหตุ: หากมีเตารีดหลงเหลืออยู่ในโถ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเตารีดแห้งสนิทก่อนใส่ลงในเตารีดที่แยกไว้ก่อนหน้านี้ น้ำที่เหลืออาจทำให้เตารีดเกิดสนิมได้
มองข้ามความท้าทาย
สำหรับผู้ที่ชื่นชอบการก้าวข้ามความท้าทาย สามารถวัดมวลของวัสดุเพื่อตรวจสอบวิธีการ ก่อนแยกส่วนผสม ให้วัดมวลของส่วนผสมทั้งหมด หลังจากแยกวัสดุทั้งหมดและทำให้แห้ง ให้วัดมวลของวัสดุแต่ละชนิด เพิ่มมวลทั้งสามเข้าด้วยกัน ผลรวมควรเท่ากับมวลเริ่มต้นหากวัสดุทั้งหมดถูกจับกลับคืนในระหว่างกระบวนการแยก