نسخة الفيديو النصية
وضع بعض الطلاب مكعبًا واحدًا من السكر في خمس كئوس زجاجية مختلفة. ملأ الطلاب الكئوس بمقدار 100 ملليلتر من الماء الفاتر. قلبت إحدى الكئوس بقوة. قلبت هذه الكأس ستين ثانية. قلبت الكئوس الأخرى من ثلاث إلى خمس ثوان لكل كأس. أي هذه الأشكال الآتية يمثل الكأس التي قلبت ستين ثانية؟ تمثل الكرات الزرقاء جزيئات الماء، وتمثل الكرات الحمراء جزيئات السكر. (أ) الشكل واحد، (ب) الشكل اثنان، (ج) الشكل ثلاثة، (د) الشكل أربعة، (هـ) الشكل خمسة.
بالنسبة إلى هذه الكئوس الزجاجية الخمس المختلفة، لدينا صورة جسيمية لجزيئات الماء وجزيئات السكر بحيث نتمكن من مقارنة تأثيرات التقليب. تحتوي كل كأس زجاجية على 100 ملليلتر من الماء ومكعب سكر واحد. الماء في جميع الكئوس الخمس فاتر، ما يعني أن درجة الحرارة في جميع الكئوس متساوية تقريبًا ودافئة قليلًا. أثناء تقليب جميع الكئوس الزجاجية الخمس، تقلب إحدى الكئوس الزجاجية لمدة 60 ثانية، وتقلب الكئوس الأربع الأخرى لمدة تتراوح ما بين ثلاث وخمس ثوان. يجب علينا استخدام صور الجسيمات المعطاة لجزيئات السكر والماء في الكئوس الزجاجية لتحديد الكأس التي قلبت لمدة 60 ثانية. دعونا نفرغ بعض المساحة على الشاشة لإيجاد الشكل الصحيح.
يتناول هذا السؤال ذوبانية مكعب السكر. الذوبانية هي أقصى كمية من المذاب يمكن أن تذوب في كمية محددة من المذيب عند درجة حرارة محددة. بعبارة أخرى، تمثل الذوبانية قدرة مادة على الذوبان والاختلاط التام مع مادة أخرى. في الحالة لدينا، المذاب أو المادة التي تذاب هي مكعب السكر، والمذيب هو الماء. معدل ذوبان المذاب أو مكعب السكر يسمى معدل الذوبان. يمكن أن يتغير معدل الذوبان حسب حجم الجسيمات ودرجة الحرارة والتقليب. بما أن جميع الكئوس الخمس تحتوي على حجم الجسيم نفسه، أي حجم مكعب السكر، والماء الفاتر نفسه، فالتغير الوحيد المستخدم هنا للتحكم في معدل الذوبان هو التقليب.
دعونا نلق نظرة عن قرب على كيفية تأثير تقليب المحلول على معدل ذوبان المذاب. إذا قلبنا محلولًا في محاولة لإذابة مذاب في مذيب، كما حدث في الكئوس الخمس، يمكننا زيادة معدل الذوبان عن طريق زيادة التفاعلات بين جزيئات المذاب والمذيب. إذا قلبنا المحلول لمدة زمنية قصيرة فقط، فسنسبب حدوث القليل من التفاعلات بين المذاب والمذيب. لكن إذا قلبنا المحلول لمدة زمنية أطول، فسيحدث المزيد والمزيد من التفاعلات بين جسيمات المذاب والمذيب؛ مما سيزيد من سرعة معدل الذوبان. لذلك، يمكن أن يساعد التقليب لمدد زمنية أطول على إذابة المذاب بسرعة أكبر وتوزيع جسيمات المذاب في المذيب بأكمله.
الشكل الذي يشبه إلى حد كبير الصورة الجسيمية التي تدل على التقليب لمدة زمنية أطول هو الشكل واحد. يوضح الشكل واحد جزيئات السكر موزعة بكميات أكبر في جميع أنحاء جزيئات الماء، وتوضح بقية الأشكال عددًا قليلًا من جزيئات السكر موزعة عبر العديد من جزيئات الماء. وعليه، يمثل الشكل واحد الإجابة الصحيحة. إذن، الشكل الذي يمثل الكأس التي قلبت لمدة 60 ثانية هو خيار الإجابة (أ)؛ أي الشكل واحد.
