|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ÇOCUK BİLİMSEL LABORATUVARI
Doğanın büyük kaşığı. Çocuk Bilim Laboratuvarı
Rehber / Çocuk Bilim Laboratuvarı Şubat 1970'te, Karayipler'deki Martinik adasından çok uzak olmayan bir yerde, üç Amerikalı bilim adamı - G. Stommel, L. Howard ve D. Nergard - imrenilecek bir ısrarla, şuna benzer bir kilometre uzunluğundaki plastik bir oluğu su altında sürmeye çalıştı. bahçıvanlar çiçekleri ve ağaçları sulamak için kullanırlar. Esnek bağırsak dolaştı ve kırıldı, bu da bilim adamları için çok fazla soruna neden oldu, ancak yine de hedeflerine ulaştılar: sonunda, bağırsak dikey olarak - su yüzeyinden 1000 metre derinliğe kadar "asılı" idi. Ve sonra bilim adamları görmek istediklerini gördüler: 14 yıl önce G. Stommel, A. Arong ve D. Blengard tarafından "Oceanographic Riddle" çalışmasında ifade edilen teorik önermeleri deneysel olarak test ettiler ve bu hükümlerin doğru olduğundan emin oldular. Bu teorik çalışmanın yazarları, Dünya Okyanusunun farklı bölgelerinde farklı derinliklerde tuzluluk ve sıcaklığa bağlı olarak su yoğunluğunun dağılımını inceledikten sonra, örneğin Bermuda yakınlarındaki Sargasso Denizi'nde bir bakırın olduğu sonucuna vardılar. örneğin 1000 metre uzunluğundaki boru dikey olarak alçaltılır ve iç çapı 2 santimetredir, böylece uç sudan çok yükseğe çıkmaz, o zaman yazarların "ebedi" olarak adlandırdığı inanılmaz bir fenomeni gözlemlemek mümkün olacaktır. tuz çeşmesi". Bu fıskiyeyi başlatmak için borunun üst ucunu pompaya bağlayıp çalıştırmak ve tam olarak bin metre derinlikten az tuzlu sudan bir kısım yükselecek kadar açık tutmak yeterlidir. Bundan sonra pompanın bağlantısı kesilebilir ve borudan gelen su kendi kendine fışkırır. Gerçek şu ki, pompa, yüksek katmanlardaki sudan daha az tuzlu olan soğuk suyu bin metreden boruya çekiyor. Yükselen su bir miktar ısınır ve üst katmanların biraz daha sıcak olan suyundan boru duvarlarından ısı alır. Borunun bakır duvarları ısı değişimi sağlar, ancak tuz değişimi sağlamaz, böylece borudaki su yukarı doğru hareket ettikçe ısınır, hafif tuzlu kalır ve bu nedenle nispeten daha az yoğundur. Bu nedenle, bir boruda bulunan bir su sütunu, borunun dışındaki eşdeğer bir su sütunundan daha hafiftir. Ağırlıktaki fark, basınçta bir farka neden olur ve bu da sonuçta daha az tuzlu suyun borudan yükselmesine neden olur. Borunun ucu yüzeyden çok yukarı çıkmıyorsa, "sürekli çeşmeyi" harekete geçirmek için yeterli fazla basınç olacaktır ve borunun çıkıntılı ucundan sürekli olarak daha az tuzlu su akacaktır. Bu süreç, Sargasso Denizi'ndeki su iyice karışana kadar, yani neredeyse sonsuza kadar devam edecek.
60 santimetre yüksekliğinde bir tuz çeşmesi alan bilim adamları aniden şüphe etmeye başladılar: Ya yoğunluk farkı değilse de yüzeydeki dalgalar suyu yükseltiyorsa? Dalgalar, şamandıraya bağlı esnek, elastik bir hortumu hareket ettirir ve belki de onu "sonsuz çeşmeyi" enerjiyle besleyen bir tür pompaya dönüştürür. Deneyin sert bir hortumla tekrarlanması şüpheleri ortadan kaldırmayı mümkün kıldı: tuz çeşmesi bu durumda da işe yaradı. Bir tuz çeşmesi almaya çalışalım ve biz. Bunun için bir kilometre hortuma ihtiyacınız olmayacak ve Bermuda yerine mutfağa gitmemiz yeterli. Ve suyun yüzeyde daha sıcak ve tuzlu, derinlikte daha soğuk ve daha az tuzlu olduğu tropik okyanusu geniş bir tava kullanarak modelleyeceğiz. Ayrıca, örneğin Volna peynirinin altından, dibine bir iğne ile bir delik açılması gereken plastik bir bardağa ihtiyacımız olacak.
Başlangıç olarak, bu alt tabakanın derinliği 3-4 santimetre olacak şekilde pan-okyanusa soğuk musluk suyu dökün. Suya baş aşağı delikli plastik bir bardak koyuyoruz. Şimdi, çok dikkatli bir şekilde, mümkün olduğunca karıştırmamak için, bardaktaki delikten soğuk su gelene kadar tavaya ılık su dökeceğiz. Ve son olarak, tropik okyanusun yüzey katmanını simüle edelim - bunun için (yine son derece dikkatli bir şekilde) ılık su katmanının üzerine ince bir sıcak tuzlu su katmanı dökeceğiz. Okyanus hazır. Şimdi camdaki deliğin üzerine boya veya mürekkep damlatırsanız, okyanus tuzu çeşmesini simüle eden küçük bir su çeşmesinin delikten dışarı attığını görebilirsiniz. Bardaktan akan su, aynı derinlikteki dışarıdaki su ile yaklaşık olarak aynı sıcaklığa sahiptir, ancak daha az tuzludur ve bu nedenle daha hafiftir. Bu, suyun bardaktan dışarı akmasına neden olur. Çeşme, tuz ve ısı "okyanusumuzun" hacmi boyunca eşit olarak dağılana kadar çalışacaktır. tuz parmakları Tuzlu çözeltilerde ısının okyanusta - yaklaşık - yüzde bir - tuzdan çok daha hızlı yayılması nedeniyle, belirli koşullar altında, bir tür doğal bakır boru veya daha doğrusu birçok küçük tüp - içinden görünmez kanallar olabilir. hangi hareket su içinde su oluşur. Çok tuzlu olmayan soğuk bir su tabakasının üzerine bir ılık tuzlu su tabakası yerleştirilirse, arayüzde "tuz parmakları" adı verilen minyatür tuz çeşmeleri oluşur - daha az tuzlu su akıntıları çırpılır, birbirinden ayrılır. düşen daha tuzlu su dizileri.
Doğrudan okyanusta tuz parmaklarını gözlemlemek mümkün değildi, ama mutfakta lütfen! Bunu yapmak için, sadece renkli tuzlu sıcak suyu bir bardak soğuk musluk suyuna dökmeniz gerekir. Elbette dökün, soğuk ve sıcak su arasındaki arayüzün oldukça net olması için çok dikkatli olmalısınız. D. Walker, "okyanustaki" su katmanları arasında net bir arayüz elde etmek için, sıcak suyun küçük bir yükseklikten yüzen bir tahta parçasına dökülmesini tavsiye ediyor; K. Stong, bir kavanozdaki soğuk suyun tam yüzeyine bir ip üzerine indirilmiş bir kağıt daire kullanılmasını önerir.
Birkaç dakika içinde, model hazır olduktan sonra, arayüzde 1 ila 5 santimetre uzunluğunda ve yaklaşık bir milimetre kalınlığında tuz parmakları büyüyecektir. Bu fenomen oldukça uzun sürer - birkaç dakikadan birkaç saate kadar. Tuz parmaklarının ortaya çıkışı ve gelişimi, başlangıçta sakin olan arayüzü deforme eden dalga uyarımı ile açıklanabilir. Soğuk su damlaları sıcak suya doğru hareket eder ve bunun tersi de geçerlidir. Isı yayılımı ve tuz difüzyonu oranındaki fark nedeniyle, bölme çizgisinin tepesinde bulunan damlacıklar temelde sadece ısınır, içlerindeki tuz konsantrasyonu neredeyse hiç değişmez, hafifler ve yükselmeye devam ederler; kendilerini ayrım çizgisinin altında bulan damlacıklar ısı verir, soğur, ağırlaşır ve batar.
Kabın duvarlarından büyük ısı kayıpları nedeniyle, tuzlu-ılık bir ortamda parmaklarla yapılan deney her zaman hemen başarılı olmaz. İngiliz fizikçi S. Turner, deney için iki çözeltiden oluşan daha rasyonel bir tuz-şeker sistemi önerdi. İlk çözüm tuzlu-tatlıdır: bir bardak musluk suyu için iki buçuk çay kaşığı tuz ve bir çay kaşığı toz şeker. İkinci çözüm tatlı-tuzludur: bir bardak musluk suyunda iki çay kaşığı şeker ve bir çay kaşığı tuz. İlk olarak, bir cam kavanoza tuzlu-tatlı bir çözelti dökülür - tüm sistemin alt katmanını oluşturur. Sonra çok dikkatli bir şekilde arayüzü koruyarak tatlı-tuzlu çözelti aynı kavanoza dökülür; renkli olmalıdır ("Gökkuşağı" mürekkebi - mavi veya kırmızı). Tuz parmakları bir saat içinde görünecek ve birkaç saat sürecek. Bu deneyde parmakların büyüme hızı, tuzun difüzyon hızına bağlıdır ve parmakların görünüşü, tuzun şekerden daha hızlı dağılması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Üst katman (tatlı-tuzlu) alt katmandan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir ve katmanlar arasındaki sınır, öyle görünüyor ki, sabit olmalıdır. Ancak başlangıçtaki rastgele bir dengesizlik, az miktarda şeker çözeltisini aşağıya gönderir ve tuz, ortaya çıkan şişkinliğe, şekerin çevredeki tuzlu suya dağılmasından daha hızlı nüfuz eder. Tuz ilavesiyle şişkinlik, çevresinden daha yoğun hale gelir ve aşağı doğru koşarak bir parmak oluşturur. Aynı şekilde, daha yoğun olan alt tabakadan küçük bir tuzlu su çıkıntısı, tatlı-tuzlu çözeltiye yukarı doğru nüfuz ederek, tuzunu şeker aldığından daha hızlı kaybeder, çevresine göre daha hafif hale gelir ve yukarı doğru fırlar. büyüyen parmak Tuz Osilatörü Ve son olarak, tuz ve tatlı su yoğunluklarındaki farka dayalı başka bir harika deneyim. Deney için, konserve sebzelerden bir cam kavanoza veya ince bir çay bardağına, validol altından bir alüminyum kartuşa veya fotoğraf filmine ihtiyacınız olacak. Bazı ilaçların altından plastik bir kap da kullanabilirsiniz. Deliğin kenarları pürüzsüz olacak şekilde camın altını tercihen ısıtılmış bir iğne ile delin. Aynı iğne ile alüminyum kartuşta delik açmak kolaydır.
Kavanoza neredeyse ağzına kadar soğuk su dökün. Tuzlu su hazırlayın (bir bardak suya bir buçuk çay kaşığı tuz), gökkuşağı mürekkebiyle (mavi veya kırmızı) renklendirin. Bardağın çapına göre bir delik açarak bardağı bir karton tutucuya sabitleyin. Daha sonra kavanoza indirin ve tuz çözeltisini dökerken bardaktaki su seviyesinin kavanozdakinden biraz daha yüksek olduğundan emin olun. Şimdi ne olduğunu izle. Daha yoğun, daha ağır olan tuzlu su, bardaktaki delikten tatlı suya akmaya başlar. Camdaki tuzlu su seviyesi, dışarı akan tuzlu suyun basıncı, delik seviyesinde kavanozdaki tatlı suyun basıncına eşit olacak kadar düşene kadar eşit şekilde akacağı varsayılabilir. Her şey oluyor gibi görünüyor. Renkli akış incelir ve kaybolur. Tüm? Hayır, bir süre sonra jet tekrar belirir ve tekrar kaybolur. Bu oldukça uzun bir süre devam ediyor.
İlk deneyimi hatırlayarak, jetin durduğu anda bardakta ne olduğunu tahmin etmek kolaydır: bir tatlı su çeşmesi vardır - camın altından, daha doğrusu delikten, taze, yani, daha hafif, su tuzlu suyun kalınlığı boyunca yükselir. Tatlı su renkli olsaydı, bu çeşmeyi gözlemleyebilirdik. Böylece, 1970 yılında bu etkiyi ilk keşfeden bilim insanından sonra "Martin tuzu osilatörü" olarak adlandırılan belirli bir salınım sistemi elde edildi. Osilatörün salınım süresi esas olarak deliğin boyutuna ve tatlı suyun sıcaklığına bağlıdır. Osilatörün çalışması, önceki deneylerde olduğu gibi aynı mekanizmalara dayanmaktadır.
A. Sistem dengededir. Camdaki deliğin altında taze soğuk su, deliğin üstünde ise daha yoğun bir sıvı olan tuzlu su bulunur. B, C. Rayleigh-Taylor kararsızlığının ortaya çıkışı, "salınım" ve tatlı suyun yukarı doğru akışının başlaması. D. Walker'a göre bir tuz osilatörü, Rayleigh-Taylor kararsızlığı (arayüz açıldığında daha az yoğun bir sıvının üzerinde uzanan daha yoğun bir sıvı tabakasının arayüzündeki dengesizlik) nedeniyle kendi kendine uyarılmadan sonra salınmaya başlayan bir sistemin bir örneğidir. hidrostatik dengededir), ardından iki sıvı arasındaki arayüzde hızlı bir uyarılma (birikme) meydana gelir. Başka bir deyişle, deneyimizde, delikteki basınçların eşitlenmesine rağmen, daha az yoğun bir sıvı tabakasının üzerinde bulunan daha yoğun bir sıvı tabakası kararsızdır ve bazı zayıf, rastgele pertürbasyonlara tabidir. Bu tür pertürbasyonlar, iki sıvı arasındaki arayüzde hafif bir çıkıntı oluşturur. Yoğunluk farkından dolayı, daha az yoğun olan sıvının bir kısmı eski arayüzün üzerindedir ve daha yoğun olan sıvının bir kısmı aşağı doğru itilir. Bu kararsızlık hızla artar, tuz osilatörü çalışmaya başlar. Yukarı doğru nüfuz eden tatlı su, deliğin diğer tarafında aynı seviyede tuzlu sudan daha hafif olduğu için delikten akışını hızlandırır. Bir tatlı su çeşmesi atmaya başlar ve bu jetin tuzlu su çıkışını durdurduğu bir an gelir. Bardağa yavaş yavaş su pompalamak, içindeki sıvının yüksekliğinde bir artışa ve sonuç olarak delik seviyesinde basınçta bir artışa yol açar. Kavanoz bardaktan daha geniş olduğu için kavanozdan su kaybı, içindeki su seviyesini biraz azaltır. Son olarak, delikteki tuzlu su basıncının azaltacak kadar büyük olduğu bir an gelir ve ardından tatlı su fıskiyesini tamamen durdurur. Döngü bitti. Bardakta artık çok fazla su var ve jet yeniden beliriyor. Delikteki basınç tekrar eşitlenene kadar akış kademeli olarak azalır. Sonra rastgele bir tedirginlik yine arayüzde bir şişkinliğe neden olur - bir tatlı su çeşmesi belirir. Böylece akış değişir: yukarı veya aşağı - bu tuz osilatörüdür. Akış hızı, kaptaki deliğin çapına ve sıvının viskozitesine bağlıdır. Önceki deneyde olduğu gibi, diğer sıvıları deneyebilirsiniz, yalnızca yoğunluk bakımından farklı olmaları ve örneğin alkol ve su karışımı gibi karışmamaları önemlidir. D. Walker, hafifçe maviye boyanmış su ve kırmızıya boyanmış pekmez çözeltisiyle çalışmayı denediğini ve ona göre neredeyse muhteşem bir manzara gözlemlediğini bildirdi. Osilatörün cihazı için S. Martin tıbbi bir şırınga kullandı. Salınım süresi bu durumda 4 saniyeye eşitti ve osilatörün çalışma süresi 20 devirdi. Bir çay bardağına indirilen validol alüminyum kartuşlu osilatörümüz 10 saniyelik bir devirle XNUMX saat çalıştı.
Beş litrelik bir kavanoz ve bir polietilen şişe Iskra-2 ağartıcıdan yapılmış büyük bir osilatör, hafifçe şekerle tatlandırılmış ve yoğun bir şekilde mavi mürekkeple renklendirilmiş bir salin solüsyonunda, 20 saniyelik bir döngü ile uzun bir akım verdi. Her döngünün başında ortaya çıkan ipin sonundaki girdap "şemsiye"ye ek olarak, burada girdap halkaları da gözlemlenebilir. Aşağı doğru hareket ederler, sollarlar, birbirlerine nüfuz ederler ve kutunun en altında bulanıklaşırlar. Yüzüklerin bir kısmı fotoğraflandı.
Tuz ve tatlı suyun yoğunluğundaki farklılıklara dayanan üç deneyden bahsettik. Doğada yoğunluk farkından kaynaklanan okyanus sularının dikey karışması tüm okyanusun yaşamı için büyük önem taşımaktadır. Onun sayesinde ince bir su tabakası tarafından emilen güneş ısısı derinlere yayılır. (TSB'den referans: sadece 1 santimetre kalınlığındaki bir tabaka, normal deniz suyunun yüzeyinde meydana gelen güneş enerjisinin %94'ünü emer ve tuzlu su, kilogram başına 44,2 gram tuzluluğa kadar 123 °C'lik bir ılık su bölgesi oluşturur. Bunlara ilgi çöküntüler ayrıca, dip tortullarında çinko, bakır, kurşun, gümüş ve altın içeriğinin artmasından kaynaklanır - 10 metrelik üst tortu tabakasında biriktirdikleri (ön tahminlere göre) 2,5 milyar dolar değerinde . Akademik Sergey Vavilov ve Vityaz gemilerindeki bu çöküntülerin incelenmesine Sovyet bilim adamları da katıldı. Bilim adamları, çöküntülerdeki salamura yaşının yaklaşık 10000 yıl olduğunu öne sürüyorlar. Böyle bir anomalinin başka bir örneği Antarktika'daki Vanda Gölü'dür. Doğrudan buzun altında, içindeki su taze ve sıcaklığı 0 ° C ve 220 metre derinlikte su sıcaklığı zaten 25 ° C ve tuzluluk kilogram başına yaklaşık 150 gram. Tuz çöküntüleri nasıl oluştu? İçlerinde bulunan tuzlu suyun yaşını ne kadar doğru bir şekilde belirleyebilirsiniz? Bilim adamları bu soruları yanıtlamakta zorlanıyor. Bunu yapmak için, sıcak ve yoğun tuzlu suların üstte bulunan daha az tuzlu soğuk suyla konvektif karışım oranının nasıl hesaplanacağını öğrenmek gerekir. Okyanustaki "büyük kaşık" ın etki mekanizmasını iyice incelemek gerekir. Referanslar:
Yazar: V.Lagovskiy
Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine
02.05.2024 Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop
02.05.2024 Böcekler için hava tuzağı
01.05.2024
▪ Müzisyenlerin beyni farklı müziklere uyum sağlar ▪ Bitki yapraklarında bulunan mikroplastikler ▪ Deniz suyundan uranyum çıkarmanın basit bir yolu
▪ sitenin Aydınlatma bölümü. Makale seçimi ▪ makale Kayıp koyun. Popüler ifade ▪ makale Amerikalılara neden Pindos deniyor? ayrıntılı cevap ▪ makale flekso baskı makinelerinde çalışma. İş güvenliği ile ilgili standart talimat ▪ makale Nişasta pekmezi. Kimyasal deneyim
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri