ים בתוך בקבוק

בניסוי הזה נגלה איך ליצור בתוך בקבוק מעין ים עם גלים, שעליהם אפשר להשיט סירה קטנה, בזכות התכונות של השמן והמים.

מָה צָרִיך?

  1. בקבוק ריק
  2. מים
  3. שמן
  4. צבע מאכל
  5. אגוז פקאן (לא חובה)

מָה עוֹשִׂים?

  1. מוסיפים מים לבקבוק עד שליש הגובה.
  2. מוסיפים כמה טיפות של צבע מאכל, רצוי כחול.
  3. ממלאים בשמן את כל המקום שנותר בבקבוק, עד קצה הפייה.
  4. מטים את הבקבוק על צידו ומנענעים.
  5. אפשר גם: להכניס לבקבוק אגוז פקאן. הוא יצוף בדיוק בין המים לשמן, כמו סירה על גלים.

מָה קוֹרֶה?

רואים שהשמן ומים לא מתערבבים, ושגלי מים נעים באיטיות בתוך השמן.

למה השמן צף על המים, מדוע שני הנוזלים לא מתערבבים ולמה המים נעים לאט בתוך השמן?

מה שקובע אם חומרים יצופו או ישקעו הוא גודל פיזיקלי שנקרא צפיפות, או משקל סגולי, ומבטא את היחס בין המשקל לנפח. הצפיפות של המים היא 1 גרם למיליליטר, ואילו צפיפות השמן היא רק 0.9 גרם למיליליטר. חוק הציפה, שגילה המדען היווני ארכימדס לפני כ-2,200 שנה), קובע בפשטות שחומרים שצפיפותם נמוכה (לא משקל נמוך!) יצופו על פני חומרים בעלי צפיפות גבוהה. מכיוון שהשמן פחות צפוף ממים, הוא יצוף על פניהם תמיד, ולא משנה אם מדובר בטיפת שמן במרק או בליטר שלם של שמן על גבי מעט מים בבקבוק.

מדוע השמן והמים לא מתמוססים זה בזה?

כל החומרים בעולם בנויים מחלקיקים קטנטנים שנקראים מולקולות, אטומים או יונים. כששני חומרים מתמוססים זה בזה, החלקיקים שלהם מתערבבים יחד. בנוזלים או במוצקים פועלים כוחות משיכה חזקים בין החלקיקים המרכיבים אותם, והכוחות האלה מחזיקים את כל החלקיקים יחד ויוצרים גושי חומר מוצקים או טיפות של נוזל. אלמלא הכוחות האלה היו חזקים כל כך, החלקיקים לא היו נשארים יחד – והיינו מקבלים גז.

כדי ששני חומרים יתמוססו זה בזה צריכים להיפתח הקשרים שמחזיקים יחד את החלקיקים של כל חומר, ולאפשר לחלקיקים של החומר השני להיכנס ביניהם. סוג הקשרים שמולקולות יכולות ליצור ביניהן קשור למבנה הכימי הספציפי של כל מולקולה. בין מולקולות המים קיימים כוחות משיכה חזקים מאוד. לעומת זאת, בגלל המבנה הכימי של השמן, בין המולקולות שלו למולקולות מים פועלים רק כוחות הרבה יותר חלשים. לכן מולקולות שמן לא יכולות להיכנס בין מולקולות של מים – הן פשוט לא מסוגלות לשבור את הקשרים החזקים בין מולקולות המים, ולא יוצרות איתן קשר חזק כמו שהמים יוצרים עם עצמם. לכן שמן ומים לא "מתערבבים".

ומה מאט את גלי המים?

השמן. כשבקבוק מים רגיל מלא רק בחלקו ואנו מטים את הבקבוק המים נעים די מהר. חשוב לזכור כי בקבוק שמלא רק בחלקו איננו באמת "חצי ריק", אלא מלא בחציו באוויר. כשאנחנו הופכים את הבקבוק המים זורמים לחלק התחתון, ובו זמנית האוויר זורם לחלק העליון. האוויר הוא חומר מאוד דליל, ולא מפריע לזרימת המים. לעומת זאת, שמן הוא חומר סמיך, ולכן כשאנחנו מטים את הבקבוק השמן שבתוכו מפריע לזרימת המים. כדי שמים יזרמו השמן חייב לפנות להם את המקום, ומאחר שהוא עושה את זה לאט, גם "גלי הים" בבקבוק זורמים באיטיות רבה.

לסקרנים: הרחבה + סרטון וידאו של הניסוי.

שיתוף והדפסה

שיתוף ב facebook
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print