< Return to Video

جان پلارد - چطور کیسه یخ به این سرعت سرد می شود؟

  • 0:08 - 0:11
    خب یه گرفتگی عضله دارید
  • 0:11 - 0:13
    و التهابش غیر قابل تحمله
  • 0:13 - 0:15
    دلتون می خواست یه چیزی مثل یخ سرد باشه
  • 0:15 - 0:17
    تا درد رو تسکین بده
  • 0:17 - 0:19
    اما برای استفاده از کیسه یخ،
  • 0:19 - 0:21
    می بایست ساعتها قبل اونو در فریزر گذاشته باشید
  • 0:21 - 0:23
    خوشبختانه یه راه دیگه ای هم هست.
  • 0:23 - 0:26
    و اون کیسه یخی است که می تونه در دمای اتاق نگه داری بشه
  • 0:26 - 0:28
    تا وقتی به اون نیاز داشته باشید.
  • 0:28 - 0:31
    بعد فقط طبق دستور العمل تقی بشکنیدش
  • 0:31 - 0:33
    و در عرض چند ثانیه سرما را حس می کنید.
  • 0:33 - 0:35
    اما چطور چیزی می تونه در این زمان کوتاه
  • 0:35 - 0:38
    از دمای اتاق به دمای نزدیک به برودت برسه؟
  • 0:38 - 0:41
    پاسخ در علم شیمی نهفته است.
  • 0:41 - 0:44
    کیسه یخ شما محتوی آب و ترکیبی ازمواد جامد است
  • 0:44 - 0:50
    معمولا نیترات آمونیوم است، که در محفظه های جدا از هم قرار گرفته.
  • 0:50 - 0:53
    وقتی حایلها شکسته می شوند، مواد جامد حل شده
  • 0:53 - 0:56
    باعث ایجاد چیزی بنام واکنش گرماگیر می شود،
  • 0:56 - 0:59
    چیزی که گرمای اطراف خود را جذب می کند.
  • 0:59 - 1:01
    برای اینکه کارکرد آنرا بدانید
  • 1:01 - 1:05
    لازمه به دو نیروی محرک در فرایند شیمی توجه کنیم
  • 1:05 - 1:07
    انرژی و آنتروپی
  • 1:07 - 1:10
    اینها تعیین کننده تغییر ایجاد شده در سیستم بوده
  • 1:10 - 1:13
    و چگونگی جریان انرژی را در صورت تغییر نشان می دهند.
  • 1:13 - 1:15
    منظور از انرژی در علم شیمی،
  • 1:15 - 1:20
    نیروهای جاذب و دافع بین ذرات در سطح مولکولی است.
  • 1:20 - 1:23
    این میزان به حدی کوچک است
  • 1:23 - 1:26
    که مولکولهای موجود در یک لیوان آب
  • 1:26 - 1:29
    بیشتر از تعداد ستاره های شناخته شده در جهان است.
  • 1:29 - 1:32
    و این تریلیون مولکولها
  • 1:32 - 1:36
    دائم در حال حرکت، جنبش و چرخش در سرعتهای متفاوت هستند.
  • 1:36 - 1:40
    می توانیم دما را با میزان متوسط حرکت،
  • 1:40 - 1:43
    یا انرژی جنبشی کل این ذرات در نظر بگیریم،
  • 1:43 - 1:47
    بدین صورت که با افزایش حرکت، دما افزایش می یابد و بالعکس.
  • 1:47 - 1:49
    بدین صورت که با افزایش حرکت، دما افزایش می یابد و بالعکس.
  • 1:49 - 1:52
    جریان گرما در هر تغییر شیمیایی
  • 1:52 - 1:55
    بستگی به قدرت نسبی تعامل ذرات
  • 1:55 - 1:58
    درهر یک از حالات شیمیایی ماده دارد.
  • 1:58 - 2:01
    وقتی نیروی جاذبه متقابل قوی در بین ذرات باشد،
  • 2:01 - 2:04
    آنها با سرعت به سمت یکدیگر حرکت میکنند ، تا اینکه خیلی نزدیک شده
  • 2:04 - 2:08
    و نیروها دافع آنها را از هم می رانند.
  • 2:08 - 2:10
    اگر نیروی کشش اولیه به حد کافی قوی باشد،
  • 2:10 - 2:13
    ارتعاش ذرات به جلو و عقب بدین شکل ادامه می یابد.
  • 2:13 - 2:16
    هر چه نیروی کشش قوی تر باشد، حرکت سریعتر است،
  • 2:16 - 2:18
    و از آنجائیکه گرما اساسا" نتیجه حرکت است،
  • 2:18 - 2:20
    وقتی حالت یک ماده به شکلی تغییر می کند
  • 2:20 - 2:22
    که این تعاملها قدرت بیشتری می یابند،
  • 2:22 - 2:24
    گرمای سیستم بالا می رود.
  • 2:24 - 2:26
    اما کیسه یخ ما برعکس عمل می کند،
  • 2:26 - 2:29
    یعنی وقتی که مواد جامد در آب حل می شود،
  • 2:29 - 2:33
    تعامل جدید ذرات جامد و مولکولهای آب ضعیف تر از تعاملی است
  • 2:33 - 2:37
    که هر یک بطور جداگانه در حالت قبلی داشتند.
  • 2:37 - 2:41
    این باعث می شه که سرعت هر دو نوع ذرات بطور نسبی کاهش یافته
  • 2:41 - 2:42
    و دمای کل محلول سرد شود.
  • 2:42 - 2:45
    اما چطور یک ماده به حالتی تغییر می کند که تعاملها ضعیف ترند؟
  • 2:45 - 2:48
    آیا تعامل قوی تری که در حالت قبلی شان وجود داشت
  • 2:48 - 2:51
    از حل شدن ماده جامد جلوگیری می کند؟
  • 2:51 - 2:53
    این جایی است که آنتروپی وارد عمل می شود.
  • 2:53 - 2:56
    آنتروپی در اصل توصیف چگونگی توزیع
  • 2:56 - 3:00
    مواد و انرژی بر اساس حرکات متناوب است.
  • 3:00 - 3:02
    اگر هوای یک اتاق را در نظر بگیرید،
  • 3:02 - 3:06
    ذرات تشکیل دهندۀ آن می توانند بصورتهای بسیار متفاوتی قرار گرفته باشند.
  • 3:06 - 3:09
    در برخی حالات، همه مولکولهای اکسیژن در یک سمت
  • 3:09 - 3:12
    وهمه مولکولهای نیتروژن در سمتی دیگرند.
  • 3:12 - 3:15
    اما در بیشتر حالات آنها با هم مخلوط هستند ا
  • 3:15 - 3:18
    به همین دلیل است که هوا همیشه در این حالت یافت می شود.
  • 3:18 - 3:21
    حال، اگر نیروهای کشش قوی مابین ذرات باشد،
  • 3:21 - 3:24
    احتمال تغییر برخی ترکیب بندی ها وجود دارد،
  • 3:24 - 3:28
    تا جایی که حتی ذرات تمایلی به برخی ترکیبات بخصوص مواد را ندارند.
  • 3:28 - 3:31
    مخلوط نشدن آب و روغن از این نوع مثال است.
  • 3:31 - 3:35
    ما درمورد نیترات آمونیوم، یا مواد دیگر در کیسه یخ شما،
  • 3:35 - 3:39
    نیروهای کششی به اندازه کافی قوی نیستند تا ذرات را تغییر دهند،
  • 3:39 - 3:43
    و حرکات متناوب باعث شده تا ذرات جامد در آب حل شده
  • 3:43 - 3:47
    و دیگر به حالت جامد قبلی خود بازنگردند.
  • 3:47 - 3:50
    به بیان ساده، کیسه یخ شما، سرد می شود چون حرکات متناوب
  • 3:50 - 3:53
    در جایی که مواد جامد و آب مخلوط می شوند،
  • 3:53 - 3:55
    منجر به ایجاد ترکیب بندی های بیشتری شده
  • 3:55 - 3:59
    و تمامی اینها تعامل ذرات ضعیفتری دارند،
  • 3:59 - 4:01
    حرکت کمتر ذرات بطور کل
  • 4:01 - 4:05
    و گرمای کمتر نسبت به زمانی که کیسه استفاده نشده بود، دارند.
  • 4:05 - 4:08
    بدین ترتیب، همانگونه که اختلال ناشی از آنتروپی
  • 4:08 - 4:11
    می تواند در وحله اول موجب آسیب دیدگی شما شود،
  • 4:11 - 4:15
    همان اختلال سرمایی را ایجاد کرده که درد شما را تسکین می دهد.
Title:
جان پلارد - چطور کیسه یخ به این سرعت سرد می شود؟
Description:

برای دیدن کل درس به لینک زیر مراجعه کنید:
http://ed.ted.com/lessons/how-do-cold-packs-get-cold-so-fast-john-pollar
اگر آب را در فرزیر بگذارید، چند ساعتی طول می کشد تا به یخ تبدیل شود. پس چطور کیسه یخ در عرض چند ثانیه از حالت دمای اتاق به حالت تقریبا فریزی در می اید؟ جان پلارد، علم شیمی نهفته در کیسه یخ را به تفصیل بیان می کند، و مفهوم انرژی و آنتروپی فرایند را بوضوح روشن می کند.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:32

Persian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.