گام به گام آزمایش 18 صفحه 142 درس آزمایش های کاوشگری آزمایشگاه علوم تجربی (1)

چگونه در روزهای خیلی سرد زمستان، که سطح آب دریاچه ها یخ میزند، ماهی ها زنده می مانند؟

توسعه و کاربرد

1) تحقیق کنید که تغییر حجم غیرعادی آب در دماهای بین صفر تا 4 درجه سانتی گراد چه مزایا و اثرهایی بر محیط زیست دارد؟

شرح آزمایش:

در زمستان های سرد، سطح آب آبگیرها و دریاچه های کوچک یخ می زند و به تدریج ضخیم تر می شود؛ اما در ته آبگیرها، دمای آب بالاتر از صفردرجه بوده و برای موجودات زنده ای که در آنجا زندگی می کنند، نسبتا گرم و مناسب است. در واقع حجم بیشترمایع ها با کم شدن دما کاهش و درنتیجه چگالی آن ها افزایش می یابد، ولی رفتار آب در محدوده دمایی 0 تا 4 درجه سانتی گراد دیده می شود. در این بازه دمایی با افزایش دما، حجم کاهش و چگالی آن افزایش می یابد، پس از دمای 4 درجه سانتیگراد، حجم آب افزایش پیدا می کند و در نتیجه چگالی آن کاهش می یابد. همین تغییر حجم غیرعادی آب است که موجب می شود دریاچه ها به جای اینکه از پایین به بالا یخ بزنند از بالا یخ بزنند.وقتی دمای سطح آب مثلا از 10 درجه سانتیگراد اندکی کمتر شود، چگالی آب نسبت به آب زیر خود افزایش می یابد و این آب، پایین می رود. این رفتار تا رسیدن به دمای 4 درجه سانتیگراد ادامه می یابد؛ ولی در دمای پایین تر از 4 درجه سانتیگراد، حجم آب افزایش پیدا می کند و درنتیجه چگالی آن کاهش می یابد؛ یعنی سرد شدن بیشتر موجب می شود که چگالی آب سطح دریاچه نسبت به آب زیر آن کمتر شود و در نتیجه در سطح باقی بماند تا اینکه یخ بزند. بنابراین در حالی که آب زیر دریاچه هنوز مایع است و دمایی بیشتر از صفر درجه دارد، سطح آب یخ می زند. اگر آب دریاچه از پایین به بالا یخ می زد، اثرات زیست میطی زیانباری در پی داشت و حیات گاهی و جانوری در عمق دریاچه ها از بین می رفت.برای توضیحات بیشتر به صفحه  141کتاب فیزیک 1پایه دهم مراجعه نمایید. شکل روبرو وسیله ای را نشان می دهد که برای بررسی انبساط غیر عادی آب می باشد وبه دستگاه هوپ مشهور است.

در این وسیله در ظرف مسی که در اطراف استوانه شیشه ای پر از آب قرار دارد مقداری مخلوط یخ و نمک ریخته می شود.بعد ازکمی دماسنج پایین دمای 4 درجه سانتیگراد و دماسنج بالایی دمای صفر درجه سانتیگراد نشان خواهد داد.

یافته های من : رفتار آب در محدوده دمایی 0 تا 4 درجه سانتی گراد غیرعادی می باشد یعنی دراین بازه دمایی با افزایش دما، حجم کاهش و چگالی آن افزایش می یابد. و آب در دمای 4 درجه سانتی گراد کمترین حجم وبیشترین چگالی را دارد.

توسعه و کاربرد

1) اثرات زیست محیطی زیان باری در پی داشت و حیات گاهی و جانوری در عمق دریاچه ها از بین می رفت.