ممکن است شنیده باشید که وقتی در حال توصیف دو نفری هستند که با هم هماهنگ نیستند، می گویند: «این دو مانند روغن و آب مخلوط می شوند». شاید شما نیز متوجه شناور شدن روغن براق روی سطح گودال های آب پس از بارندگی شده باشید. در هر دو مورد میدانید که آب و روغن با هم خوب نیستند، اما آیا تا به حال فکر کردهاید که چرا؟ خیلی چیزهای دیگر می توانند در آب حل شوند – چرا روغن؟ در این فعالیت، آنچه که روغن را بسیار خاص میکند، بررسی میکنیم، و سعی میکنیم غیرممکن را محقق کنیم: مخلوط کردن روغن و آب!
آزمایش علمی آب و روغن یکی از ساده ترین و در عین حال جالب ترین آزمایش هایی هست که می تونیم تو خونه انجام بدیم. با یه لیوان شفاف و کمی روغن و آب، می تونیم دنیای عجیب فیزیک و شیمی رو جلوی چشممون ببینیم و بفهمیم چرا بعضی چیزها با هم مخلوط نمی شن. حتی می تونیم با اضافه کردن یه قطره مایع ظرفشویی یا کمی نمک، رفتارهای متفاوت و جذابی رو تجربه کنیم که یادگیری رو خیلی سرگرم کننده می کنه.
چرا آب و روغن با هم مخلوط نمی شن؟
اگه تا حالا امتحان کردی، حتما دیدی که وقتی آب و روغن رو با هم تو یه لیوان میریزی، یه لایه بالایی و پایینی درست می کنن و مخلوط آب و روغن شفاف است یا نه، واضح می شه. دلیلش اینه که مولکول های آب و روغن با هم دوست ندارن و نمی تونن همدیگه رو جذب کنن. این یه قانون ساده ولی جذاب علمی هست که بچه ها کلاس چهارم به راحتی می تونن درک کنن. آزمایش آب و روغن کلاس چهارم همیشه یکی از فعالیت های سرگرم کننده توی درس علوم بوده چون نتیجه آزمایش آب و روغن خیلی دیدنی و ملموسه.
چطور آزمایش آب و روغن و مایع ظرفشویی رو انجام بدیم؟
یه لیوان بردارین و نصفش آب بریزین، بعد یه لایه روغن اضافه کنین. حالا یه قطره مایع ظرفشویی بهش اضافه کنین و ببینین چه اتفاقی می افته. این آزمایش آب و روغن و مایع ظرفشویی باعث می شه روغن سریع به حرکت دربیاد و با آب واکنش جالبی نشون بده. می تونین عکس مخلوط آب و روغن رو هم بگیرین و تفاوت قبل و بعد از اضافه کردن ظرفشویی رو ببینین. این کار نه تنها سرگرم کننده هست بلکه یادگیری مفاهیم علمی رو هم راحت تر می کنه.
نتایج مختلف با مواد ساده
اگه کمی نمک به مخلوط آب و روغن اضافه کنیم، یه نتیجه آزمایش آب و روغن و نمک می بینیم که خیلی شگفت انگیزه. نمک باعث می شه بعضی قطره های روغن تغییر مکان بدن و حرکت های جالبی انجام بدن. این آزمایش ساده باعث می شه بچه ها بهتر بفهمن که دنیای اطرافشون پر از قوانین علمی عجیب و جالبه و حتی می تونن آزمایش های دیگه مثل آزمایش علمی راه رفتن روی یک شانه تخم مرغ یا آزمایش علمی تخم مرغی که نمی شکند رو هم امتحان کنن.
انواع آزمایش های آب و روغن
می تونیم آزمایش روغن و آب رو با اشیا مختلف امتحان کنیم تا ببینیم چه تغییراتی اتفاق می افته. مثلا رنگ کردن آب یا اضافه کردن یه قطره مواد شوینده، باعث می شه که بچه ها مفاهیم غوطه وری، چگالی و کشش سطحی رو راحت تر درک کنن. این آزمایش ها باعث می شن درس علوم جذاب تر و عملی تر بشه و بچه ها بیشتر یاد بگیرن و سرگرم بشن.
چطور مخلوط آب و روغن چه مخلوطی است؟
وقتی آب و روغن رو با هم می ریزیم، می تونیم به راحتی بفهمیم مخلوط آب و روغن چه مخلوطی است. این مخلوط یه نمونه غیر یکنواخت هست که لایه های جدا از هم تشکیل می ده و یه تصویر دیدنی برای بچه ها درست می کنه. حتی می تونین با عکس گرفتن، یه دفترچه علمی درست کنین و نتایج آزمایشات مختلفتون رو ثبت کنین تا یه مرجع عالی برای کلاس علوم باشه.
نکات مهم هنگام انجام آزمایش
حتما از لیوان یا ظرف شفاف استفاده کنین تا تغییرات مخلوط آب و روغن رو به خوبی ببینین
به مقدار کم مایع ظرفشویی یا نمک اضافه کنین تا آزمایش ایمن و سرگرم کننده باشه
نتایج آزمایش آب و روغن رو یادداشت کنین و تفاوت ها رو ثبت کنین
با این روش، حتی بچه ها کلاس چهارم هم می تونن اصول علمی ساده مثل چگالی و کشش سطحی رو تجربه کنن و بفهمن چرا بعضی چیزها با هم مخلوط نمیشن. آزمایش های آب و روغن باعث می شن درس علوم سرگرم کننده، عملی و خیلی جذاب بشه و حتی می تونین اون رو با دوستانتون انجام بدین و عکس مخلوط آب و روغن رو به اشتراک بذارین.
علت آزمایش علمی آب و روغن
برخلاف بسیاری از مواد دیگر مانند آب میوه، رنگ های غذایی یا حتی شکر و نمک، روغن ها با آب مخلوط نمی شوند. دلیل آن به خواص روغن و آب مربوط می شود. مولکول های آب از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده اند. علاوه بر داشتن این ساختار بسیار ساده، مولکولهای آب قطبی هستند، به این معنی که توزیع نابرابر بار در سراسر مولکول آب وجود دارد.
آب دارای بار منفی جزئی از اتم اکسیژن و بارهای مثبت جزئی بر روی اتم های هیدروژن خود است. این قطبیت به مولکولهای آب اجازه میدهد تا پیوندهای هیدروژنی قوی با یکدیگر، بین اتم اکسیژن با بار منفی در یک مولکول آب و اتمهای هیدروژن با بار مثبت در مولکول دیگر تشکیل دهند. مولکول های دیگر مانند نمک ها و قندها نیز به دلیل قطبیت آن قادر به حل شدن در آب هستند.
در مقابل، روغن ها غیرقطبی هستند و در نتیجه جذب قطبیت مولکول های آب نمی شوند. در واقع، روغن ها آبگریز یا “آب ترس” هستند. به جای جذب مولکول های آب، مولکول های روغن توسط آنها دفع می شوند. در نتیجه وقتی روغن را به یک فنجان آب اضافه می کنید این دو با یکدیگر مخلوط نمی شوند.
از آنجایی که روغن چگالی کمتری نسبت به آب دارد، همیشه روی آب شناور می شود و یک لایه سطحی از روغن ایجاد می کند. ممکن است این را در خیابانها پس از باران شدید دیده باشید—برخی گودالهای آب پوششی از روغن روی آنها شناور است.
آزمایش آب و روغن
مواد آزمایش علمی آب و روغن
2 بطری آب پلاستیکی شفاف با درب
2 لیوان آب
نصف فنجان روغن (روغن های زیتون، پخت و پز یا گیاهی همگی موثر خواهند بود)
صابون ظرفشویی مایع
ساعت یا تایمر
نشانگر دائمی
جام اندازه گیری
قاشق اندازه گیری
رنگ خوراکی (اختیاری)
آماده سازی
هر گونه برچسب را از بطری های آب خود بردارید.
از نشانگر خود برای برچسب زدن بطری ها استفاده کنید: اولی را «روغن+آب» و دومی را «روغن+آب+صابون» بزنید. برچسب ها را تا حد امکان نزدیک به بالای بطری ها بنویسید.
در هر بطری یک فنجان آب بریزید.
روش آزمایش علمی آب و روغن
با دقت اندازه گیری کنید و یک چهارم فنجان روغن را در بطری با برچسب روغن + آب بریزید. در حالی که آب و روغن را مشاهده می کنید، اجازه دهید بطری روی یک میز یا سطح صاف قرار گیرد. آیا روغن به ته بطری فرو میرود، روی آب مینشیند یا با آن مخلوط میشود؟
این مرحله را تکرار کنید و یک چهارم فنجان روغن را به بطری با برچسب روغن + آب + صابون اضافه کنید. آیا روغن به پایین فرو می رود، روی آب می نشیند یا با آن مخلوط می شود؟
سه قاشق غذاخوری صابون ظرفشویی را با احتیاط به بطری با برچسب روغن + آب + صابون اضافه کنید. سعی کنید هنگام اضافه کردن صابون ظرف، بطری را تکان ندهید.
مطمئن شوید که درب بطری ها محکم به هر بطری پیچ شده است.
با گرفتن یک بطری در هر دست، بطری ها را به مدت 20 ثانیه به شدت تکان دهید.
بطری ها را روی یک سطح صاف با نور زیاد قرار دهید.
به زمان ساعت خود توجه داشته باشید یا تایمر را برای 10 دقیقه تنظیم کنید.
مشاهده کنید
به محتویات هر بطری توجه کنید. آنها را هر چند وقت یکبار به سمت نور نگه دارید تا بتوانید به وضوح ببینید داخل بطری چه اتفاقی میافتد. آیا با تکان دادن بطری ها چیزی تغییر کرد؟ آیا مخلوط ها در هر دو یکسان به نظر می رسند؟ اگر نه، چه تفاوتی بین آنها وجود دارد؟ تفاوت هایی را که مشاهده می کنید چگونه توضیح می دهید؟
پس از گذشت 10 دقیقه به محتویات بطری ها نگاه کنید و تغییرات را یادداشت کنید. روغن و آب در هر بطری چگونه به نظر می رسد؟ آیا روغن با آب مخلوط شده، به پایین فرو رفته یا به سمت بالا بالا آمده است؟
حالا رنگ خوراکی را به آب اضافه کنید تا نتیجه را بهتر ببنید.
موارد اضافی: سایر انواع صابون مانند خمیر دندان، صابون دست و شامپو را با مخلوط کردن آنها با روغن و آب آزمایش کنید.
آزمایش آب و روغن
مشاهدات و نتایج آزمایش علمی آب و روغن
در این فعالیت شما روغن و آب را با هم ترکیب کردید سپس مشاهده کردید که چگونه افزودن مواد شوینده ظرف باعث تغییر خواص این مخلوط شد. ابتدا باید توجه می کردید که وقتی روغن را به آب اضافه می کنید با هم مخلوط نمی شوند. در عوض روغن یک لایه روی سطح آب ایجاد کرد.
این کاربه این دلیل است که روغن چگالی کمتری نسبت به آب دارد و به همین دلیل روی سطح شناور می شود. هنگامی که بطری روغن + آب را تکان دادید، ممکن است متوجه شده باشید که روغن به دانه های ریزی تبدیل شده است. اما این دانه ها با آب مخلوط نشدند. بعد از اینکه بطری روغن + آب را به مدت 10 دقیقه گذاشتید، باید مشاهده می کردید که روغن و آب دوباره تقریباً بلافاصله شروع به جدا شدن می کنند و پس از 10 دقیقه دیگر دوباره دو لایه مجزا در بطری شما وجود داشت.
تاثیرصابون
در مقابل باید متوجه میشوید که تکان دادن بطری روغن + آب + صابون باعث ایجاد کف زیادی میشود، اما به جای اینکه بلافاصله شروع به جدا شدن کند، مخلوط به رنگ زرد و کدر مبدل شد. در نهایت روغن و آب باید دوباره به دو لایه جدا میشدند، اما این لایهها باید نسبت به لایههای موجود در بطری روغن + آب کمتر متمایزتر و کدرتر به نظر میرسیدند.
تفاوت بین این دو بطری ناشی از افزودن مواد شوینده ظرف به بطری روغن + آب + صابون است. مولکول های مواد شوینده می توانند با مولکول های آب و روغن پیوند ایجاد کنند. بنابراین، اگرچه روغن و آب از نظر فنی با یکدیگر مخلوط نمی شوند، مولکول های مواد شوینده ظرف به عنوان پلی بین مولکول های روغن و آب عمل می کنند. در نتیجه، مولکول های روغن و آب به وضوح در بطری از هم جدا نمی شوند. در عوض، مخلوطی کدر می بینید که ناشی از زنجیره روغن، صابون و آب است که با افزودن مواد شوینده ظرف ایجاد کرده اید.
یک پاسخ
تشکر میکنم بسیار عالی