آنچه نیاز دارید..

یک محفظه‌ی فیلم با درپوش محکم

نوشابه

قرص جوشان

لوله خالی دستمال حوله‌ای (لوله مقوایی) یا یک لوله پلاستیکی به همان اندازه

نوارچسب

 دستمال حوله‌ای برای تمیز کردن

 آب

ساعت مچی یا تایمر

دفترچه یادداشت

یک کمک‌کننده بزرگ‌سال

عینک ایمنی

شرح کاردستی

موشکی شگفت‌انگیز با سوخت قرص جوشان

زمانی که تجمعی از گازها را به وجود می‌آورید چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ به این سؤال پاسخ ندهید. گاز موجود در سؤال، کربن دی‌اکسید است و انفجار آن چیزی جز سرگرمی نیست. هشدار: این عمل را فقط یک‌بار انجام دهید زیرا اعتیادآور است. ادامه دادن به این کار خطرآفرین است.

توجه: در این آزمایش باید از عینک ایمنی استفاده کنید.

آزمون پیش از پرواز ..

• عینک ایمنی را بر روی چشمتان قرار دهید.
•  قوطی فیلم را به‌اندازه سه‌چهارم از نوشابه پرکنید.
• به‌سرعت درپوش محفظه را ببندید و آن را خوب تکان دهید. دقت کنید که آن را به دور از چشمانتان نگه‌دارید. اگر خوش‌شانس باشید، درپوش به هوا پرتاپ می‌شود و با سرعت زیادی به پرواز درمی‌آید.
• منتظر چه هستید؟ دوباره این کار را انجام دهید!
•  زمان رخ دادن این عکس‌العمل را یادداشت کنید. عکس‌العمل شیمیایی تا چه مدت طول می‌کشد؟ به‌عبارت‌دیگر، تا چه مدت آب به‌طور متلاطم باقی می‌ماند؟ فکر می‌کنید به چه دلیل آب، از ساختن حباب بازمی‌ایستد؟ مایع درون محفظه فیلم را به درون سطل زباله بریزید.
• آزمایش را تکرار کنید. اما این بار درپوش را درست پس از رها کردن تیکه‌ای از قرص جوشان بر روی آن قرار دهید. به یاد داشته باشید که زمان وقوع عکس‌العمل را به‌محض قرار دادن قرص در آب محاسبه کنید. دور بایستید. اگر خوش‌شانس باشید، درپوش به هوا پرتاب می‌شود و با سرعت زیاد به پرواز درمی‌آید. مشاهدات خود را یادداشت کنید.

اگر واقعاً می‌خواهید که پرواز موشک را ببینید، ته لوله مقوایی را با چندین نوار ببندید یا از یک لوله پلاستیکی که یک‌طرف آن بسته است، استفاده کنید. قرص جوشان را به چهار قسمت مساوی تقسیم کنید. محفظه فیلم را تا نصف از آب پرکنید. یکی از تکه‌های قرص جوشان را در محفظه فیلم قرار دهید و به‌سرعت درپوش را روی محفظه بگذارید. محفظه فیلم را سروته کنید و آن را به داخل لوله  برسانید (ابتدا درپوش را قرار دهید). قسمت روباز لوله را از خودتان و دیگران دور نگه‌دارید و منتظر پرتاب بمانید. به‌جای اینکه درپوش پرتاب شود، کف محفظه فیلم از لوله خارج می‌شود و در اتاق پرواز می‌کند. اگر واقعاً خلاق باشید، می‌توانید از کاغذ طراحی، برای تبدیل قسمت تحتانی محفظه فیلم به موشک استفاده کنید. مقداری کاغذ را به دور محفظه بپیچید، چندین پره اضافه کنید، دماغه‌ی شیء را به سمت بالا قرار دهید، و حالا شما دارای یک موشک با سوخت قرص جوشان هستید.

 این آزمایش چگونه کار می‌کند؟

قسمت اولیه آزمایش، متغیری از موشک قرص جوشان است. در اینجا همان اصول به کار گرفته می‌شوند. در هر دو مورد، گاز کربن دی‌اکسید فشار زیادی را وارد می‌کند و درپوش با نیروی زیادی پرتاب می‌شود. با ترکیب آب و یک قرص جوشان، کربن دی‌اکسید توسط یک عکس‌العمل شیمیایی تولید می‌شود. اما در حالتی که از نوشابه استفاده می‌کنید، کربن دی‌اکسید به علت تكان شدید تولید می‌شود. این عمل، تضاد جالبی رابین تغییرات فیزیکی و شیمیایی نشان می‌دهد.

گازی را که پس از قرار دادن قرص جوشان در آب، مشاهده می‌کنید، همان گازی است که هنگام مخلوط کردن جوش‌شیرین و سرکه دیده می‌شود. اسید با سدیم بی‌کربنات (جوش‌شیرین) مخلوط می‌شود تا حباب‌های گاز کربن دی‌اکسید را تولید کند. اگر به فرمول ترکیبات قرص جوشان بنگرید، خواهید دید که از سیتریک اسید و سدیم بی‌کربنات(جوش‌شیرین) تشکیل‌شده است. وقتی قرص را در آب قرار می‌دهید، اسید و جوش‌شیرین برای تولید گاز در اکسید کربن واکنش می‌دهند. گاز به تولید شدن ادامه می‌دهد تا بالاخره در اثر فشار زیاد درپوش محفظه پرتاب شود.

درپوش محفظه، مقاومت کمتری نسبت به باقی محفظه در برابر فشار دارد، بنابراین به‌جای اینکه قسمت‌های قوی‌تر مانند بدنه و کف محفظه منفجر شود، درپوش پرتاب می‌شود.

برای اتفاقی که در مرحله بعدی رخ می‌دهد باید از نیوتون متشکر باشیم. وقتی تولید گاز کربن دی‌اکسید زیاد شده و درپوش پرتاب می‌شود، قانون سوم نیوتون شرح می‌دهد که چرا محفظه فیلم در اتاق به پرواز درمی‌آید. برای هر کنش، یک واکنش برابر و مخالف وجود دارد. درپوش به یک سمت می‌رود و محفظه فیلم از درون لوله به سمت مخالف پرتاب می‌شود.

اطلاعات بیشتر

ارتباط این آزمایش با علوم منطقی:

پرتاب موشک‌های قرص جوشان بسیار سرگرم‌کننده است، این‌طور فکر نمی‌کنید؟ پس چطور می‌توان از این عمل ساده و سرگرم‌کننده در جهت علوم منطقی استفاده کرد؟ باید ترفند عوض کردن متغیر را به کار ببندید، آزمایش جدیدی را ایجاد کنید و سپس نتایج را باهم موردقیاس قرار دهید.

 با استفاده از قطعه ی دیگری از قرص جوشان ، آزمایش را تکرار کنید. اما این بار مقدار آب درون محفظه فیلم را تغییر دهید.

دفعه قبل، تکنیک موشک محفظه فیلم که در بالا شرح داده شد انجام دادید. حالا وقت آن رسیده که محاسبه کنید موشک چه مقدار در اتاق پرواز می‌کند. پس از هر آزمایش، مقدار آب استفاده‌شده در محفظه فیلم (متغير)، اندازه قطعه قرص جوشان (مقدار آن نباید تغییر کنید و باید کنترل‌شده باشد)، و فاصله‌ای که موشک می‌پیماید را ثبت کنید. چه مقدار آب آمیخته‌شده با یک‌چهارم از قطعه قرص جوشان بهترین سوخت موشک را تولید می‌کند؟

 پس از تعیین بهترین مقدار آب مصرفی، سعی کنید دمای آن را تغییر دهید. چگونه دما بر سرعت واکنش، تأثیر می‌گذارد؟ آب سردتر یا گرم‌تر، مسافتی را که موشک می‌پیماید را تغییر می‌دهد؟

 از قطعه‌ی دیگری از قرص جوشان استفاده کنید تا آزمایش خودتان را طراحی کنید. می‌خواهید چه چیزی را بیابید؟ چگونه قرار است این کار را انجام دهید؟ چه چیزی را اندازه خواهید گرفت؟ پیش روید و آزمایشتان را انجام دهید. توجه داشته باشید که هر بار فقط یک متغیر را تغییر دهید. اکتشافات خود را ثبت کنید و آن‌ها را با دیگران به اشتراک بگذارید.

 مشاهدات

 ممکن است لازم باشد قبل از موفقیت در ساخت موشکی که باقدرت پرتاب می‌شود، چندین بار با چندین محفظه فیلم مختلف آزمایشتان را انجام دهید.