ამ სტატიის დაწერისკენ ჩემმა ქიმიკოსმა მეგობარმა, ქეთევან კუპატაძემ მიბიძგა. მოსწავლეებისთვის ძალიან ხშირად მითქვამს, რომ სამზარეულოში ტრიალი ჩემი ჰობი არაა, მაგრამ თუ რამე გამომდის – ეს ფიზიკის დამსახურებაა.
მე-8 კლასის მთელი მეორე სემესტრი სითბურ მოვლენებს ეძღვნება. ამიტომ ჩემს მოსწავლეებს ხშირად უწევთ მარტივი ექსპერიმენტების სამზარეულოში ჩატარება და პროცესებზე დაკვირვება. სწორედ მარტივი ექსპერიმენტების საფუძველზე შეგვიძლია მნიშვნელოვანი დასკვნების გამოტანა და ფიზიკის კანონზომიერებების განმტკიცება. ამისთვის ყოველდიურობით ვისარგებლოთ და გამოვიყენოთ სასიამოვნო გარემო – სამზარეულო. სამზარეულო ხომ ის ადგილია, სადაც ჩვენ ვამზადებთ, ვაცხელებთ, ვაცივებთ, ვყინავთ და ვწვავთ, აქ ხდება უამრავი ფიზიკური მოვლენა სითბური, ელექტრომაგნიტური, სინათლის და ა.შ.
მოდით, დღეს განვიხილოთ სითბური მოვლენები სამზარეულოში:
- შევისწავლოთ
- ავხსნათ
- აღმოვაჩინოთ საინტერესო ფაქტები
- გავაანალიზოთ ჩვენი აღმოჩენები.
დასაწყისისთვის გავიხსენოთ, რა არის სითბური მოვლენა? სითბური მოვლენებია წყლის გაცხელება და გაცივება, ყინულის დნობა, ლითონების დადნობა და სხვ. რომელ სითბურ მოვლენებს ვხვდებით სამზარეულოში: დუღილს, აორთქლებას, კონვექციას, თბოგამტარობას, აგრეგატული მდგომარეობის ცვლილებას და ა.შ.
კონვექცია
კონვექცია ეს თბოგადაცემის სახეა, როდესაც შინაგანი ენერგიის გადაცემა ხდება ნაკადის ან ჭავლის საშუალებით. პირველად ტერმინი კონვექცია გამოიყენა ინგლისელმა მეცნიერმა, უილიამ პრუტმა 1834 წელს, როდესაც მან აღწერა სითხეში თბილი მასების გადაადგილების პროცესი. გათბობისას სხეულის სიმკვრივე მცირდება. ამიტომაცაა, თბილი აირის (სითხის) ნაკადი რომ უფრო ზემოთ აღმოჩნდება. თბოგადაცემაც სწორედ იგივე პროცესია, ოღონდ ეს პროცესი მიმდინარეობს მყარ სხეულებში, პირველად კონვექციის პროცესის თეორიული ახსნა 1916 წელს სცადეს.
ვნახოთ კონვექცია სამზარეულოში. როდესაც ჩვენ საჭმელს ვამზადებთ ან ჩაისთვის წყალს ვადუღებთ, ცივი სითხის მასები მეტი სიმკვრივის გამო ეშვება ქვევით, ცხელი სითხის მასები ადის ზემოთ და ამ პროცესის წყალობით სითხე ჭურჭელში თანაბრად თბება. განასხვავებენ 2 სახის კონვექციას თავისთავად (თავისუფალ) კონვექციას და იძულებით კონვექციას.
კონვექციის პროცესთან არის დაკავშირებული პროდუქტების გაცივება. მაცივარში არის აირი ფრეონი, რომელიც ცირკულირდება მაცივრის მილებში, აცივებს მაცივრის საყინულის კამერას. მაცივრის უკან კი აუცილებლად სივრცე უნდა იყოს დარჩენილი, რომ მოხდეს მაცივრიდან გამოყოფილი თბილი ჰაერის ცირკულაცია. რადგან მაცივარზე ვსაუბრობთ, სამზარეულოს დამონტაჟებისას უნდა გავითვალისწინოთ თუ არა დაშორება მაცივარსა და გაზქურას ან ბატარეებს შორის, მოსწავლეები თავად გამოიტანენ დასკვნას.
კონვექცია დიდ როლს თამაშობს სამზარეულოში. სწორედ მისი წყალობით ჰაერღუმელში შეგვიძლია სწრაფად მოვამზადოთ ჩვენთვის სასურველი კერძი, შევინარჩუნოთ გემოები და ზედმეტად არ გამოვაშროთ შემწვარი ხორცი ან კარგად გამოვაცხოთ ნაცხვრის ფირფიტები. ამისთვის ჰაერღუმელს აქვს ვენტილაციის სისტემა. ასევე შეგვიძლია მოსწავლეებს ვესაუბროთ მიკროტალღურ ღუმელზე.
დუღილი
როგორ მიმდინარეობს ეს პროცესი და რაზეა დამოკიდებული? როგორ ხდება აორთქლება, რა პროცესები მიმდინარეობს ამ დროს სითხეში, სითხის ზედაპირზე?
მოდი, გავეცნოთ დუღილის პროცესთან დაკავშირებულ საინტერესო ფაქტებს.
- ალბათ შეგიმჩნევიათ, რომ ჩაიდანსა და მის სახურავს შორის დარჩენილია მცირე სივრცე, მაგრამ დაფიქრებულხართ – რატომ? რა დანიშნულება აქვს ამ სივრცეს? იმიტომ, რომ პერიოდულად მოხდეს ორთქლის გარეთ გამოშვება…
- გინახავთ თუ არა ხარშვის პროცესში სახურავი რომ ხტუნაობს? რატომ?
- იცით, რომ კარტოფილის ან სხვა პროდუქტების მოხარშვის ხანგრძლივობა არ არის დამოკიდებული გამათბობლის სიმძლავრეზე, არამედ იმაზე, რამდენად დიდხანს იმყოფებოდა ეს პროდუქტი მდუღარე წყალში.
- დუღილის პროცესში აუცილებელია ჰაერის ჭურჭლიდან „გამოშვება“.
- ასევე ცნობილია ფრაზა „რძე გამექცა“, იგივე მოსვლია ჩაფიქრებულ დიასახლის ყავის ადუღების პროცესში, ანუ ფაქტობრივად მან ვერ დააფიქსირა ადუღების მომენტი. ამინდის ცვლილებისას ეს რისკი მეტია. ნეტავ რატომ? იქნებ იმიტომ, რომ ამ დროს ატმოსფერული წნევა მცირდება?!
- საინტერესოა, როგორია წყლის დუღილის ტემპერატურა მიწისქვეშა მაღაროებში
- ექსპერიმენტული კვლევების საშუალებით მეცნიერებმა შეძლეს დადგენა, რომ მარსზე წყალი 450C ზე დუღს.
თბოგამტარობა
ხშირად პროდუქტების თერმული დამუშავებისას საჭიროა მაღალი ტემპერატურის შენარჩუნება. ამიტომ სამზარეულოში მაღალი თბოგამტარობისა და სიმტკიცის გამო გამოიყენება ლითონის ჭურჭელი, ზოგჯერ კი საჭიროა თბოგამტარობის შემცირება. ამ დროს გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის ჭურჭელი, ან ვხარშავთ ისე, რომ ნაკლები სითბო გადაეცეს საკვებს.
ხანდახან წყლის აბაზანასაც იყენებენ მომზადებისას, ერთ ქვაბს დგამენ ცეცხლზე და მეორეს ათავსებენ შიგნით, წყლის დაბალი თბოგამტარობის გამო რეგულირდება ტემპერატურა და არ აღემატება წყლის დუღილის ტემპერატურას, ეს მეთოდი გამოიყენება საკვებთან, რომელიც ადვილად იწვის ან არ შეიძლება მისი მოხარშვა, მაგალითად, კარაქის დასადნობად ან შოკოლადისთვის.
ლითონები, ალუმინი და სპილენძი კარგად ატარებენ სითბოს. სპილენძი უფრო თბოგამტარია, მაგრამ უფრო ძვირია. მჟავე საკვების მომზადება კი ამ ქვაბებში არ შეიძლება. სამზარეულოში ხშირად ვიყენებთ უჟანგავი ლითონის ქვაბებს, ამ ბოლო დროს კი გრანიტის ქვაბებსაც.
მზარეული თავად ირჩევს მოხარშვის გზას, რათა უკეთ შეინარჩუნოს გემო და სტრუქტურა. თბოგამტარობა რეგულირდება ჭურჭლის არჩევით, ასევე დიდი და ნაკლები სითხის შემცველობის პროდუქტის გამოყენებით. იცით, რომ ქვაბის ძირში ზეთის რაოდენობა გავლენას ახდენს თბოგამტარობაზე? ასევე – სითხის მთლიანი რაოდენობა?
სამზარეულოში ხშირად გამოიყენება დაბალი თბოგამტარობის მქონე ჭურჭელი, მაგალითად, კერამიკული. მათი ყველაზე დიდი უპირატესობა არის ტემპერატურის შენარჩუნების უნარი. ახლა ვიმსჯელოთ იმაზეც, რატომ არის ქვაბის ან ტაფის სახელური სხვა მასალისგან დამზადებული? სახელურები დამზადებულია პლასტმასისგან და სხვა დაბალი თბოგამტარობის მქონე მასალისგან. მოსარევად ან კერძის ამოსაღებად ხის ან სხვა დაბალი თბოგამტარობის მქონე მასალისგან დამზადებულ ნივთებს ვიყენებთ.
ასევე საინტერესო ნივთი, რომელი სამზარეულოში მოიპოვება, არის თერმოსი, რომელიც უნარჩუნებს ჩვენს ყავას ან წვნიანს ტემპერატურას. საკვების კონტეინერებსაც ამზადებენ ისეთი მასალისგან, რომელიც დიდხანს ინარჩუნებს ტემპერატურას. მოსწავლეებს ხშირად ვამზადებინებ თერმოსებს საკუთარი ხელით. https://www.youtube.com/watch?v=elNtyrlNsYA ვაძლევ მზა რესურსს ან ვთხოვ, შესაბამისი ვიდეო მოიძიონ ინტერნეტში.
შეგვიძლია თამამად ვთქვათ, რომ თბოგამტარობაც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს სამზარეულოში.
| იაპონური დორია ცხვება ჰაერღუმელში კერამიკულ ჭურჭელში.
|
რვაფეხას რაგუ სიცილიურად მზადდება სოუსში. ამისთვის ჭურჭელი, რომელშიც მზადდება, უნდა იყოს დაბალი თბოგამტარობის, რადგან მომზადებისთვის სჭირდება ბევრი სითხე.
|
მოხარშულ კრემს ამზადებენ წყლის აბაზანაზე, რათა მარწყვი ცოცხლად დარჩეს.
|
ასევე თბოგამტარობის ცოდნის საშუალებით ვარჩევთ ჭურჭელს, რომელიც ყველაზე შესაფერისი იქნება საკვების მოსამზადებლად.
ამ სტატიის საშუალებით შევეცადე, მოსწავლეებისთვის უფრო „ახლოდან“ გამეცნო ის სითბური მოვლენები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გვხვდება სამზარეულოში და მესაუბრა, რა კონკრეტულ როლს ასრულებს თითოეული: კონვექციის დახმარებით მთელი სითხე თანაბრად თბება. დუღილი გვაუწყებს, რომ საკვები იხარშება ან უკვე მოხარშულია და მიაღწია გარკვეულ ტემპერატურას. თბოგამტარობის საშუალებით შეგვიძლია უფრო დიდხანს გავათბოთ საკვები, მოვამზადოთ კერძები, ასევე – უსაფრთხოდ ვიყოთ სამზარეულოში.
სამზარეულოში ციბრუტივით ტრიალი ფიზიკისა ცოდნის გარეშეც შეუძლებელია.
სანამ სამზარეულოში შეიხედავდეთ, გადაათვალიერეთ ეს ლინკები, რომელიც სპეციალურად მოსწავლეთა დასახმარებლად შევქმენი.
| # | სათაური | ბმული |
| 1 | სითბური მოვლენები. შინაგანი ენერგია | https://sway.office.com/346H5qxUyCayTfW9?ref=Link
|
| 2 | თბოგამტარობა კონვექცია გამოსხივება | https://sway.office.com/gDlF7Q4a0ImOyAwr?ref=Link
|
| 3 | სითბური გაფართოება
|
https://sway.office.com/BSVt5wNfzlQvjVlZ?ref=Link |
| 4 | სითბოს რაოდენობა კვლევა
|
https://sway.office.com/we6PI0MqP872heZX?ref=Link |
| 5 | სითბოს რაოდენობა ამოცანებში | https://sway.office.com/8wkDSQGFSZGZQvXw?ref=Link
|
| 6 | სითბოს რაოდენობა. სითბური ბალანსის განტოლება
|
https://sway.office.com/sHADgnVFldhF8d8T?ref=Link |
| 7 | სინათლისა და სითბოს წყაროები. სათბობის ენერგია. წვის კუთრი სითბო | https://sway.office.com/yPb6T1mV4z5p3BkS?ref=Link
|
| 8 | დნობა და გამყარება | https://sway.office.com/dE6Ccyro2poVFhL0?ref=Link
|
| 9 | ორთქლადქცევა. სუბლიმაცია. დუღილი | https://sway.office.com/HJaifXuX2aFh44qO?ref=Link |
