Return to Video

چرا یخ بر روی آب شناور می‎شود؟ - جورج زیدان و چارلز مورتن

  • 0:07 - 0:08
    آب مایع حیات است.
  • 0:08 - 0:09
    آن را مینوشیم،
  • 0:09 - 0:10
    در آن آبتنی کرده،
  • 0:10 - 0:11
    با آن زراعت،
  • 0:11 - 0:12
    آشپزی،
  • 0:12 - 0:13
    و نظافت میکنیم.
  • 0:13 - 0:15
    فراوانترین مولکول درون بدن ما آب است.
  • 0:15 - 0:17
    در واقع، همه گونههای زندگی که
  • 0:17 - 0:18
    میشناسیم بدون آن میمیرند.
  • 0:18 - 0:20
    اما مهمتر از همه، اگر آب نبود،
  • 0:20 - 0:22
    دیگر
  • 0:22 - 0:23
    یخ چای نداشتیم.
  • 0:23 - 0:26
    به به، یخ چای.
  • 0:28 - 0:30
    چرا این تکههای یخ شناور میمانند؟
  • 0:30 - 0:32
    اگر اینها تکههای آرگون جامد
  • 0:32 - 0:34
    در یک فنجان آرگون مایع بودند،
  • 0:34 - 0:35
    تهنشین میشدند.
  • 0:35 - 0:38
    و برای بیشتر مادههای دیگر
    هم همینطور است.
  • 0:38 - 0:40
    اما آب جامد، یا همان یخ،
  • 0:40 - 0:43
    به نحوی کم تراکمتر از آب مایع است.
  • 0:43 - 0:45
    چگونه چنین چیزی ممکن است؟
  • 0:45 - 0:47
    خودتان میدانید که هر مولکول آب
  • 0:47 - 0:49
    از دو اتم هیدروژن
  • 0:49 - 0:51
    متصل به یک اتم اکسیژن تشکیل شده است.
  • 0:51 - 0:53
    بیایید به چند مولکول
  • 0:53 - 0:54
    درون یک قطره آب نگاه کنیم.
  • 0:54 - 0:58
    و بیایید فرض کنیم دما ۲۵ درجه سلسیوس است.
  • 0:58 - 0:59
    مولکولها در حال خمش،
  • 0:59 - 1:00
    کشش،
  • 1:00 - 1:01
    چرخش،
  • 1:01 - 1:03
    و حرکت در فضا هستند.
  • 1:03 - 1:05
    حالا، بیایید دما را پایین بیاوریم،
  • 1:05 - 1:07
    که موجب کاهش میزان انژی جنبشی
  • 1:07 - 1:09
    هر کدام از این مولکولها خواهد شد
  • 1:09 - 1:12
    پس آنها خمش، کشش،
    چرخش و حرکت مولکولی کمتری خواهند داشت.
  • 1:12 - 1:13
    و این مسئله به این معناست که
  • 1:13 - 1:15
    به طور متوسط، فضای کمتری
    اشغال خواهند کرد.
  • 1:15 - 1:17
    حالا، ممکن است فکر کنید وقتی که
  • 1:17 - 1:19
    آب مایع شروع به یخ زدن کند،
  • 1:19 - 1:20
    مولکولها نزدیک و نزدیکتر به هم
  • 1:20 - 1:22
    قرار خواهند گرفت،
  • 1:22 - 1:24
    اما آنچه رخ میدهد این نیست.
  • 1:24 - 1:25
    آب از نوع ویژهای
  • 1:25 - 1:27
    تعامل بین مولکولی برخوردار است
  • 1:27 - 1:29
    که بیشتر مادههای دیگر
    فاقد آن هستند،
  • 1:29 - 1:31
    و این تعامل پیوند هیدروژنی نام دارد.
  • 1:31 - 1:33
    خب، به خاطر بیاورید که در یک پیوند
  • 1:33 - 1:35
    کووالانسی، دو الکترون،
    معمولاً به طور نابرابر،
  • 1:35 - 1:36
    در میان اتمها
  • 1:36 - 1:38
    به اشتراک گذاشته میشوند.
  • 1:38 - 1:39
    در یک پیوند هیدروژنی،
  • 1:39 - 1:42
    یک اتم هیدروژن است که، باز هم
    به طور نابرابر، در میان اتمها
  • 1:42 - 1:43
    به اشتراک گذاشته میشود.
  • 1:43 - 1:46
    یک پیوند هیدروژنی به این شکل است.
  • 1:46 - 1:48
    دو پیوند این شکلی است.
  • 1:48 - 1:49
    این هم سه تا
  • 1:49 - 1:50
    و چهار
  • 1:50 - 1:51
    و پنج،
  • 1:51 - 1:51
    شش،
  • 1:51 - 1:52
    هفت،
  • 1:52 - 1:52
    هشت،
  • 1:52 - 1:53
    نه،
  • 1:53 - 1:53
    ده،
  • 1:53 - 1:54
    یازده،
  • 1:54 - 1:54
    دوازده،
  • 1:54 - 1:56
    میتوانم همینطوری ادامه بدهم.
  • 1:56 - 1:58
    در تنها یک قطره آب
  • 1:58 - 2:00
    پیوندهای هیدرروژنی، شبکههای گستردهای
  • 2:00 - 2:02
    بین صدها، هزاران، میلیونها،
  • 2:02 - 2:04
    میلیاردها، تریالدها مولکول برقرار میکنند،
  • 2:04 - 2:08
    و این پیوندها مدام شکسته
    و بازسازی میشوند.
  • 2:08 - 2:10
    خب، برگردیم به آب هنگامی که
    در حال سرد شدن است.
  • 2:10 - 2:12
    در دمای بالای ۴ درجه سلسیوس،
  • 2:12 - 2:14
    انرژی جنبشی مولکولهای آب
  • 2:14 - 2:17
    تعاملات آنها را با یکدیگر
    کوتاه نگه میدارد.
  • 2:17 - 2:18
    شکلگیری و به هم خوردن
    پیوندهای هیدروژنی
  • 2:18 - 2:20
    شبیه روابط دوران دبیرستان است،
  • 2:20 - 2:23
    از این جهت که سرعت آن بالاست.
  • 2:23 - 2:24
    اما در دمای زیر ۴ درجه،
  • 2:24 - 2:26
    انرژی جنبشی مولکولهای آب
  • 2:26 - 2:28
    رو به کاهش گذاشته و رفته رفته از انرژی
  • 2:28 - 2:30
    پیوندهای هیدروژنی کمتر میشود.
  • 2:30 - 2:32
    بنابراین، میزان تشکیل پیوندهای هیدروژنی
    از میزان شکسته
  • 2:32 - 2:34
    شدن آنها بیشتر میشود.
  • 2:34 - 2:35
    و ساختارهای زیبایی
  • 2:35 - 2:37
    از دل آشفتگی سر بر میآورد.
  • 2:37 - 2:39
    این شکل ظاهری آب جامد، یخ،
  • 2:39 - 2:42
    در سطح مولکولی است.
  • 2:42 - 2:44
    دقت کنید که این ساختار منظم و شش ظلعی
  • 2:44 - 2:47
    کم تراکمتر از ساختار نامنظم
  • 2:47 - 2:49
    آب مایع است.
  • 2:49 - 2:51
    و میدانید که اگر چیزی کم تراکمتر از
  • 2:51 - 2:52
    مایعی باشد که در آن قرار دارد،
  • 2:52 - 2:54
    شناور میشود.
  • 2:54 - 2:56
    خب پس، یخ بر آب شناور میشود،
  • 2:56 - 2:57
    خب که چی؟
  • 2:57 - 3:00
    خب، بیایید دنیایی بدون
    یخ شناور شونده را در نظر بگیریم.
  • 3:00 - 3:01
    در چنین حالتی سردترین قسمت
  • 3:01 - 3:03
    اقیانوس کف قیرگون آن میبود،
  • 3:03 - 3:05
    یک بار و برای همیشه یخ زده.
  • 3:05 - 3:07
    ساندویچ لابستر را فراموش کنید
  • 3:07 - 3:08
    زیرا سختپوستان زیستگاه خود را از دست
  • 3:08 - 3:11
    میدادند، سوشی را هم
    همینطور زیرا جلبکزارها هم
  • 3:11 - 3:13
    نمیروییدند. بچههای کانادایی زمستانها
  • 3:13 - 3:15
    بدون هاکی روی دریاچه چکار میکردند؟
  • 3:15 - 3:17
    و به جیمز کمرون هم اسکار نمیدادند
  • 3:17 - 3:20
    زیرا تایتانیک در کمال سلامت به مقصد
    میرسید.
  • 3:20 - 3:22
    با کلاهکهای یخی قطبی خداحافظی کنید که
  • 3:22 - 3:23
    اگر اشعههای خورشید را
  • 3:23 - 3:25
    بازتاب و بازگشت نمیدادند زمین میپخت.
  • 3:25 - 3:27
    اصلاً، اقیانوسها را به صورت کنونی که
  • 3:27 - 3:30
    در گسترهای به وسعت بیش از ۷۰% سطح زمین،
  • 3:30 - 3:32
    جو کل سیاره را معتدل نگه میدارند
    فراموش کنید.
  • 3:33 - 3:34
    اما از همه بدتر،
  • 3:34 - 3:37
    دیگر یخ چای نداشتیم.
  • 3:37 - 3:41
    به به، یخ چای.
Title:
چرا یخ بر روی آب شناور می‎شود؟ - جورج زیدان و چارلز مورتن
Description:

درس را به صورت کامل اینجا ببینید: View full lesson: http://ed.ted.com/lessons/why-does-ice-float-in-water-george-zaidan-and-charles-morton

آب به دلایل بسیاری ماده‎ای ویژه است، و ممکن است درست در لیوان نوشیدنی سردتان متوجه یک دلیل مهم ویژه بودن آن شده باشید: یخ. یخ جامد بر روی آب مایع شناور می‎شود، ویژگی که در مورد بیشتر ماده‎های دیگر صدق نمی‎کند. اما چرا؟ جورج زیدان و چارلز مورتن علم نهفته در این مسئله را که چگونه پیوندهای هیدروژنی، یخ درون لیوانتان (و کلاهک‎های یخی قطبی) را شناور نگه می‎دارند توضیح می‎دهند.

درس: جورج زیدان و چارلز مورتن، انیمیشن: شرکت Powerhouse Animation Studios

more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
03:56

Persian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.