Natututo kami ng pisika at nagtuturo sa mga bata nang hindi umaalis sa kusina

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Gumugugol kami ng 1-2 oras sa kusina araw-araw. May mas kaunti, may higit pa. Iyon ay sinabi, bihira nating isipin ang tungkol sa mga pisikal na kababalaghan kapag nagluluto tayo ng almusal, tanghalian o hapunan. Ngunit walang mas malaking konsentrasyon ng mga ito sa pang-araw-araw na kondisyon kaysa sa kusina, sa apartment. Isang magandang pagkakataon para ipaliwanag ang physics sa mga bata!

1. Pagsasabog

Kami ay patuloy na nahaharap sa hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kusina. Ang pangalan nito ay nagmula sa Latin na diffusio - interaksyon, dispersal, pamamahagi.

Ito ang proseso ng mutual penetration ng mga molecule o atoms ng dalawang magkadikit na substance. Ang rate ng pagsasabog ay proporsyonal sa cross-sectional area ng katawan (volume), at ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon, temperatura ng mga pinaghalong sangkap. Kung mayroong pagkakaiba sa temperatura, pagkatapos ay itinatakda nito ang direksyon ng pagpapalaganap (gradient) - mula sa mainit hanggang sa malamig. Bilang resulta, nangyayari ang kusang pag-align ng mga konsentrasyon ng mga molekula o atomo.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring maobserbahan sa kusina kapag kumalat ang mga amoy. Salamat sa pagsasabog ng mga gas, nakaupo sa ibang silid, mauunawaan mo kung ano ang niluluto. Tulad ng alam mo, ang natural na gas ay walang amoy at isang additive ay idinagdag dito upang mas madaling makita ang pagtagas ng domestic gas.

Ang isang amoy tulad ng ethyl mercaptan ay nagdaragdag ng masangsang na amoy. Kung ang burner ay hindi umiilaw sa unang pagkakataon, maaari nating maamoy ang isang tiyak na amoy, na alam natin mula sa pagkabata bilang amoy ng gas sa bahay.

At kung magtapon ka ng mga butil ng tsaa o isang bag ng tsaa sa kumukulong tubig at hindi pukawin, makikita mo kung paano kumakalat ang pagbubuhos ng tsaa sa dami ng purong tubig.

Ito ang pagsasabog ng mga likido. Ang isang halimbawa ng pagsasabog sa isang solid ay ang pag-aasin ng kamatis, pipino, kabute, o repolyo. Ang mga kristal ng asin sa tubig ay bumagsak sa Na at Cl ions, na, gumagalaw nang magulong, tumagos sa pagitan ng mga molekula ng mga sangkap sa komposisyon ng mga gulay o mushroom.

2. Pagbabago ng estado ng pagsasama-sama

Iilan sa amin ang napansin na sa isang kaliwang baso ng tubig, pagkatapos ng ilang araw, ang parehong bahagi ng tubig ay sumingaw sa temperatura ng silid tulad ng kapag kumukulo ng 1-2 minuto. At kapag nag-freeze kami ng pagkain o tubig para sa mga ice cube sa refrigerator, hindi namin iniisip kung paano ito nangyayari.

Samantala, ang mga pinakakaraniwan at karaniwang mga phenomena sa kusina ay madaling ipinaliwanag. Ang isang likido ay may isang intermediate na estado sa pagitan ng mga solid at gas.

Sa mga temperatura maliban sa pagkulo o pagyeyelo, ang mga puwersa ng pag-akit sa pagitan ng mga molekula sa isang likido ay hindi kasing lakas o mahina gaya ng sa mga solido at gas. Samakatuwid, halimbawa, ang pagtanggap lamang ng enerhiya (mula sa sinag ng araw, mga molekula ng hangin sa temperatura ng silid), ang mga likidong molekula mula sa bukas na ibabaw ay unti-unting pumapasok sa bahagi ng gas, na lumilikha ng presyon ng singaw sa itaas ng likidong ibabaw.

Ang rate ng pagsingaw ay tumataas na may pagtaas sa lugar ng ibabaw ng likido, pagtaas ng temperatura, at pagbaba sa panlabas na presyon. Kung ang temperatura ay tumaas, kung gayon ang presyon ng singaw ng likidong ito ay umabot sa panlabas na presyon. Ang temperatura kung saan ito nangyayari ay tinatawag na boiling point. Bumababa ang boiling point sa pagbaba ng panlabas na presyon. Samakatuwid, sa mga bulubunduking lugar, ang tubig ay kumukulo nang mas mabilis.

Sa kabaligtaran, kapag bumaba ang temperatura, ang mga molekula ng tubig ay nawawala ang kanilang kinetic energy sa antas ng mga puwersa ng atraksyon sa pagitan nila. Hindi na sila gumagalaw nang magulo, na nagpapahintulot sa pagbuo ng isang kristal na sala-sala tulad ng sa mga solido. Ang 0 ° C na temperatura kung saan ito nangyayari ay tinatawag na nagyeyelong punto ng tubig.

Kapag nagyelo, lumalawak ang tubig. Maraming mga tao ang maaaring maging pamilyar sa hindi pangkaraniwang bagay na ito kapag naglagay sila ng isang plastik na bote na may inumin sa freezer para sa mabilis na paglamig at nakalimutan ang tungkol dito, at pagkatapos ay ang bote ay sumabog. Kapag pinalamig sa temperatura na 4 ° C, ang isang pagtaas sa density ng tubig ay unang sinusunod, kung saan ang pinakamataas na density at pinakamababang dami nito ay naabot. Pagkatapos, sa mga temperatura mula 4 hanggang 0 ° C, ang isang muling pagsasaayos ng mga bono sa molekula ng tubig ay nangyayari, at ang istraktura nito ay nagiging hindi gaanong siksik.

Sa temperatura na 0 ° C, ang likidong bahagi ng tubig ay nagbabago sa solid. Matapos ang tubig ay ganap na nag-freeze at nagiging yelo, ang dami nito ay lumalaki ng 8, 4%, na humahantong sa pagsabog ng plastik na bote. Ang likidong nilalaman sa maraming mga produkto ay mababa, kaya hindi sila tumataas sa dami nang kapansin-pansin kapag nagyelo.

3. Absorption at adsorption

Ang dalawang halos hindi mapaghihiwalay na phenomena, na tinatawag mula sa Latin na sorbeo (upang sumipsip), ay sinusunod, halimbawa, kapag nagpainit ng tubig sa isang takure o kasirola. Ang isang gas na hindi kumikilos ng kemikal sa isang likido ay maaari pa ring masipsip nito kapag nadikit dito. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na absorption.

Kapag ang mga gas ay nasisipsip ng mga solidong fine-grained o porous na katawan, karamihan sa mga ito ay makapal na naipon at nananatili sa ibabaw ng mga pores o butil at hindi ipinamamahagi sa buong volume. Sa kasong ito, ang proseso ay tinatawag na adsorption. Ang mga phenomena na ito ay maaaring maobserbahan kapag kumukulo ang tubig - ang mga bula ay hiwalay sa mga dingding ng isang kasirola o takure kapag pinainit.

Ang hangin na inilabas mula sa tubig ay naglalaman ng 63% nitrogen at 36% oxygen. Sa pangkalahatan, ang hangin sa atmospera ay naglalaman ng 78% nitrogen at 21% oxygen.

Ang table salt sa isang walang takip na lalagyan ay maaaring maging basa dahil sa mga katangian nitong hygroscopic - ang pagsipsip ng singaw ng tubig mula sa hangin. At ang baking soda ay nagsisilbing adsorbent kapag inilagay sa refrigerator upang alisin ang mga amoy.

4. Pagpapakita ng batas ni Archimedes

Kapag handa na kaming magluto ng manok, pinupuno namin ang kaldero ng tubig mga kalahati o ¾, depende sa laki ng manok. Sa pamamagitan ng paglulubog ng bangkay sa isang palayok ng tubig, napansin natin na ang bigat ng manok sa tubig ay kapansin-pansing nabawasan, at ang tubig ay tumataas sa mga gilid ng palayok.

Ang kababalaghang ito ay ipinaliwanag ng puwersa ng buoyancy o batas ni Archimedes. Sa kasong ito, kumikilos ang isang buoyant force sa isang katawan na nalubog sa isang likido, katumbas ng bigat ng likido sa dami ng nakalubog na bahagi ng katawan. Ang puwersang ito ay tinatawag na puwersa ni Archimedes, tulad ng batas mismo, na nagpapaliwanag sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.

5. Pag-igting sa ibabaw

Naaalala ng maraming tao ang mga eksperimento sa mga pelikula ng mga likido, na ipinakita sa mga aralin sa pisika sa paaralan. Ang isang maliit na wire frame na may isang movable side ay nilubog sa tubig na may sabon at pagkatapos ay hinugot. Ang mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw sa pelikula na nabuo sa kahabaan ng perimeter ay itinaas ang ibabang naitataas na bahagi ng frame. Upang mapanatili itong hindi gumagalaw, isang bigat ang nasuspinde mula rito kapag inulit ang eksperimento.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring maobserbahan sa isang colander - pagkatapos gamitin, ang tubig ay nananatili sa mga butas sa ilalim ng mga kagamitan sa kusina na ito. Ang parehong kababalaghan ay maaaring maobserbahan pagkatapos hugasan ang mga tinidor - mayroon ding mga streak ng tubig sa panloob na ibabaw sa pagitan ng ilan sa mga ngipin.

Ang pisika ng mga likido ay nagpapaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay na ito tulad ng sumusunod: ang mga molekula ng likido ay napakalapit sa isa't isa na ang mga puwersa ng atraksyon sa pagitan ng mga ito ay lumikha ng pag-igting sa ibabaw sa eroplano ng libreng ibabaw. Kung ang puwersa ng pagkahumaling ng mga molekula ng tubig ng likidong pelikula ay mas mahina kaysa sa puwersa ng pagkahumaling sa ibabaw ng colander, kung gayon ang film ng tubig ay masisira.

Gayundin, ang mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw ay kapansin-pansin kapag nagbuhos tayo ng mga cereal o gisantes, beans sa isang kasirola na may tubig, o magdagdag ng mga bilog na butil ng paminta. Ang ilang mga butil ay mananatili sa ibabaw ng tubig, habang ang karamihan ay lulubog sa ilalim sa ilalim ng bigat ng iba. Kung pinindot mo nang bahagya ang mga lumulutang na butil gamit ang dulo ng iyong daliri o isang kutsara, malalampasan nila ang tensyon sa ibabaw ng tubig at lulubog sa ilalim.

6. Pagbasa at pagkalat

Ang natapong likido ay maaaring bumuo ng maliliit na mantsa sa isang kalan na pinahiran ng grasa, at isang solong puddle sa mesa. Ang bagay ay ang mga likidong molekula sa unang kaso ay mas naaakit sa isa't isa kaysa sa ibabaw ng plato, kung saan mayroong isang mataba na pelikula na hindi nabasa ng tubig, at sa isang malinis na mesa ang pagkahumaling ng mga molekula ng tubig sa mga molekula ng ang ibabaw ng mesa ay mas mataas kaysa sa pagkahumaling ng mga molekula ng tubig sa isa't isa. Bilang isang resulta, ang lusak ay kumakalat.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nauugnay din sa pisika ng mga likido at nauugnay sa pag-igting sa ibabaw. Tulad ng alam mo, ang isang bubble ng sabon o mga patak ng likido ay may spherical na hugis dahil sa mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw.

Sa isang droplet, ang mga likidong molekula ay naaakit sa isa't isa nang mas malakas kaysa sa mga molekula ng gas, at may posibilidad na nasa loob ng likidong patak, na binabawasan ang ibabaw nito. Ngunit, kung mayroong isang solidong basa na ibabaw, kung gayon ang isang bahagi ng patak kapag nadikit ay nakaunat sa kahabaan nito, dahil ang mga molekula ng solid ay umaakit sa mga molekula ng likido, at ang puwersang ito ay lumampas sa puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula ng likido..

Ang antas ng basa at pagkalat sa isang solidong ibabaw ay depende sa kung aling puwersa ang mas malaki - ang puwersa ng pagkahumaling ng mga molekula ng isang likido at mga molekula ng isang solid sa pagitan nila o ang puwersa ng pagkahumaling ng mga molekula sa loob ng isang likido.

Mula noong 1938, ang pisikal na hindi pangkaraniwang bagay na ito ay malawakang ginagamit sa industriya, sa paggawa ng mga gamit sa bahay, nang ang Teflon (polytetrafluoroethylene) na materyal ay na-synthesize sa laboratoryo ng DuPont.

Ang mga katangian nito ay ginagamit hindi lamang sa paggawa ng non-stick cookware, kundi pati na rin sa paggawa ng hindi tinatagusan ng tubig, mga tela na hindi tinatablan ng tubig at mga coatings para sa mga damit at sapatos. Ang Teflon ay kinikilala ng Guinness Book of Records bilang ang pinaka madulas na substance sa mundo. Ito ay may napakababang pag-igting sa ibabaw at pagdirikit (nakadikit), hindi ito nabasa ng tubig, grasa o maraming mga organikong solvent.

7. Thermal conductivity

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang phenomena sa kusina na maaari nating obserbahan ay ang pag-init ng isang takure o tubig sa isang kasirola. Ang thermal conductivity ay ang paglipat ng init sa pamamagitan ng paggalaw ng mga particle kapag may pagkakaiba (gradient) sa temperatura. Kabilang sa mga uri ng thermal conductivity, mayroon ding convection.

Sa kaso ng magkaparehong mga sangkap, ang thermal conductivity ng mga likido ay mas mababa kaysa sa solids, at mas mataas kaysa sa mga gas. Ang thermal conductivity ng mga gas at metal ay tumataas sa pagtaas ng temperatura, at ang mga likido ay bumababa. Patuloy tayong nahaharap sa convection, hinahalo man natin ang sopas o tsaa gamit ang isang kutsara, o buksan ang bintana, o i-on ang bentilasyon upang ma-ventilate ang kusina.

Convection - mula sa Latin na convectiō (transfer) - isang uri ng heat transfer kapag ang panloob na enerhiya ng isang gas o likido ay inililipat ng mga jet at stream. Pagkilala sa pagitan ng natural na convection at sapilitang. Sa unang kaso, ang mga layer ng likido o hangin ay pinaghalo mismo kapag pinainit o pinalamig. At sa pangalawang kaso, mayroong isang mekanikal na paghahalo ng isang likido o gas - na may isang kutsara, fan o sa ibang paraan.

8. Electromagnetic radiation

Ang microwave oven ay tinatawag minsan na microwave oven, o microwave oven. Ang pangunahing elemento ng bawat microwave oven ay isang magnetron, na nagko-convert ng elektrikal na enerhiya sa microwave electromagnetic radiation na may dalas na hanggang 2.45 gigahertz (GHz). Pinapainit ng radyasyon ang pagkain sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa mga molekula nito.

Ang mga produkto ay naglalaman ng mga molekula ng dipole na naglalaman ng mga positibong elektrikal at negatibong singil sa kanilang mga kabaligtaran na bahagi.

Ang mga ito ay mga molekula ng taba, asukal, ngunit karamihan sa lahat ng mga molekula ng dipole ay nasa tubig, na matatagpuan sa halos anumang produkto. Ang larangan ng microwave, na patuloy na nagbabago ng direksyon nito, ay nagpapa-vibrate ng mga molekula nang may mataas na dalas, na nakahanay sa mga linya ng puwersa upang ang lahat ng mga positibong bahagi ng mga molekula ay "tumingin" sa isang direksyon o sa iba pa. Ang molecular friction ay lumitaw, ang enerhiya ay inilabas, na nagpapainit sa pagkain.

9. Pagtatalaga

Sa kusina, maaari kang lalong makahanap ng mga induction cooker, na batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Natuklasan ng English physicist na si Michael Faraday ang electromagnetic induction noong 1831 at mula noon imposibleng isipin ang ating buhay kung wala ito.

Natuklasan ni Faraday ang paglitaw ng isang electric current sa isang closed loop dahil sa isang pagbabago sa magnetic flux na dumadaan sa loop na ito. Ang isang karanasan sa paaralan ay kilala kapag ang isang flat magnet ay gumagalaw sa loob ng isang spiral-shaped circuit ng isang wire (solenoid), at isang electric current ang lumilitaw dito. Mayroon ding reverse process - ang alternating electric current sa isang solenoid (coil) ay lumilikha ng alternating magnetic field.

Ang isang modernong induction cooker ay gumagana sa parehong prinsipyo. Sa ilalim ng isang glass-ceramic heating panel (neutral sa electromagnetic oscillations) ng naturang kalan mayroong isang induction coil kung saan dumadaloy ang isang electric current na may dalas na 20-60 kHz, na lumilikha ng isang alternating magnetic field na nag-uudyok ng mga eddy currents sa isang manipis na layer (skin layer) ng ilalim ng metal dish.

Pinapainit ng electrical resistance ang mga pinggan. Ang mga agos na ito ay hindi mas mapanganib kaysa sa mga pulang mainit na pinggan sa mga ordinaryong kalan. Ang mga kagamitan sa pagluluto ay dapat na bakal o cast iron na may mga katangian ng ferromagnetic (makaakit ng magnet).

10. Repraksyon ng liwanag

Ang anggulo ng saklaw ng liwanag ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni, at ang pagpapalaganap ng natural na liwanag o liwanag mula sa mga lamp ay ipinaliwanag ng isang dalawahan, wave-particle na kalikasan: sa isang banda, ito ay mga electromagnetic wave, at sa kabilang banda, particle-photon, na gumagalaw sa pinakamataas na bilis na posible sa Uniberso.

Sa kusina, maaari mong obserbahan ang isang optical phenomenon bilang repraksyon ng liwanag. Halimbawa, kapag mayroong isang transparent na plorera na may mga bulaklak sa mesa sa kusina, ang mga tangkay sa tubig ay tila lumilipat sa hangganan ng ibabaw ng tubig na may kaugnayan sa kanilang pagpapatuloy sa labas ng likido. Ang katotohanan ay ang tubig, tulad ng isang lens, ay nagre-refract ng mga sinag ng liwanag na makikita mula sa mga tangkay sa plorera.

Ang isang katulad na bagay ay sinusunod sa isang transparent na baso ng tsaa, kung saan ang isang kutsara ay inilubog. Makakakita ka rin ng baluktot at pinalaki na larawan ng beans o cereal sa ilalim ng malalim na palayok ng malinaw na tubig.