حرارة التبلور
لإظهار عملية تبادل الحرارة بين نظام ما وبيئته — وفي هذه الحالة، العكس من عملية ذوبان الملح.
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
تنطوي التغيرات في الحالة على انتقال للطاقة بين المادة وبيئتها. وأثناء الذوبان، تمتص المواد الحرارة، وتتلاشى قوى الجذب بين الجزيئات أو الأيونات. وتهدف هذه التجربة إلى دراسة سلوك محلول مركّز ساخن أثناء تبريده إلى درجة حرارة الغرفة.
وكما رأينا سابقًا في التجربة المتعلقة بذوبان مادة مذابة في الماء، فإن تغير الحالة هو مسألة ديناميكية حرارية تنطوي على تغيرات في الإنثالبي وتغيرات في الإنتروبيا على حد سواء.
عندما يتبلور المذاب، يحدث انخفاض في إنتروبيته، وهو ما يتناقض مع الانخفاض في الإنثالبي، لكنه لا يكفي لمنع التبلور التلقائي للملح المنصهر.
المعدات المستخدمة
- حامل أنابيب الاختبار — PLA-017
- ملعقة — PLA-024
- مقياس الحرارة — HEA-005
- موقد الكحول — CHE-022
- حامل حديدي — CHE-037
- مشبك متعدد الاستخدامات — HEA-010
- مشبك الزاوية القائمة — PLA-016
المواد الكيميائية والمواد الكاشفة
- أسيتات الصوديوم
ملاحظات السلامة
- توخَّ الحذر عند استخدام الموقد والأواني الزجاجية الساخنة. استخدم دائمًا حامل أنابيب الاختبار عند تسخينها باللهب.
أسئلة للطلاب
- صف ما يحدث عند إدخال مقياس الحرارة في السائل.
- سجل درجة الحرارة أثناء عملية التبلور.
- حدد ما إذا كانت عملية التبلور طاردة للحرارة أم ماصة للحرارة.
- هل يؤدي إذابة أسيتات الصوديوم في الماء إلى إطلاق الحرارة أم امتصاصها؟
ما يمكن توقعه
يحدث تبلور مفاجئ (ويساعد تقليب السائل أو تحريكه على حدوث التبلور). وإذا لم يحدث التبلور، فإن إضافة بعض البلورات يمكن أن تساعد في هذه العملية. تتولد حرارة، وبالتالي فإن هذه العملية طاردة للحرارة. وفقًا لهذه التجربة، من المفترض أن يؤدي إذابة أسيتات الصوديوم في الماء إلى انخفاض في درجة الحرارة. ويمكن تأكيد ذلك بسهولة عن طريق إضافة أسيتات الصوديوم إلى كمية صغيرة من الماء المقطر. ويرجع السبب في ذلك إلى أن التغلب على قوة الجذب بين الأيونات يتطلب طاقة أكبر من تلك التي تنتج عند ترابط الأيونات مع جزيئات الماء.
التخلص
تخلص من أسيتات الصوديوم في حاوية النفايات الصلبة.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا