Kodėl vaškas vėl sukietėja?
Trumpas atsakymas: Vaškas vėl sukietėja, nes jo molekulės praranda šilumą, sulėtėja ir užsifiksuoja kietoje struktūroje. Kaitinant vaškas išsilydo ir tampa skysčiu; aušinant ši energija pašalinama ir jis vėl sukietėja.
Pagrindinė mintis
Vaškas sudarytas iš ilgų molekulių, kurios šiek tiek sulimpa. Kaitinant vašką, šios molekulės juda greičiau ir skyla tiek, kad tekėtų. Tai lydymasis.
Kai vaškas atvėsta, molekulės sulėtėja ir suartėja. Jos sudaro taisyklingas grupes arba kristalus, ir vaškas tampa kietas. Vaško kietėjimo greitis priklauso nuo to, kaip greitai jis atvėsta ir kas dar į jį įmaišoma.
Kai kurie vaškai gali ilgiau išlikti lipnūs dėl priemaišų arba skirtingų rūšių molekulių. Procesą galima kartoti daug kartų – jis gali ištirpti ir vėl sukietėti, jei jį vėl ir vėl kaitinate ir aušinate. Mokslas: šį elgesį paaiškina fazių pokyčiai, kristalų susidarymas ir šilumos srautas.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: fazės virsmas (lydymasis ir kietėjimas), kristalizacija ir latentinės lydymosi šilumos sąvoka.
Vaškas daugiausia sudarytas iš ilgos grandinės angliavandenilių. Tai molekulės, kurios traukia viena kitą silpnomis jėgomis. Kaitinant vašką, pridedama energijos, todėl molekulės juda greičiau ir gali praslysti viena pro kitą; kieta medžiaga tampa skysčiu (lydymasis).
Vėsdamas skystis turi prarasti šią papildomą energiją. Energijos praradimas leidžia molekulėms sulėtinti greitį ir išsidėstyti į glaudesnes grupes arba kristalus. Kietos medžiagos susidarymas išskiria energiją, vadinamą latentine šiluma, kurią reikia pašalinti, kad vaškas visiškai sukietėtų.
Aušinimo greitis turi įtakos kristalų dydžiui: greitas aušinimas sukuria daug mažų kristalų ir gali sulaikyti dalį skysčio, todėl paviršius tampa minkštesnis arba drumstas. Lėtas aušinimas paprastai sukuria didesnius kristalus ir tvirtesnę, skaidresnę kietą medžiagą. Kartais skysčius galima atvėsinti žemiau įprastos kietėjimo temperatūros nesikristalizuojant; tai vadinama peršaldymu ir lėtina kietėjimą.
Kaip mes tai žinome: Žmonės ir mokslininkai daug kartų kaitina ir vėsina vašką ir stebi jo pokyčius. Temperatūros ir energijos matavimai bei stebėjimai mikroskopu rodo, kaip kristalai susidaro vaškui kietėjant.
Kasdieniai pavyzdžiai
- Žvakė: aplink liepsną ištirpęs vaškas sukietėja atvėsęs.
- Lūpų balzamas: šiltas rankoje, kietesnis kambario temperatūroje.
- Kreidelės: karštame automobilyje jos išsilydo, o atvėsusios vėl sukietėja.
- Sandarinimo vaškas arba vaško sandarikliai: ištirpsta, kad priliptų, o vėliau sukietėja, kad išlaikytų formą.
Praktinis bandymas
Vaško lydymas ir kietėjimas
Sauga: Būkite atsargūs – karštas vaškas gali nudegti; paprašykite suaugusiojo pagalbos ir apsaugokite paviršius.
Priemonės
- žvakės kotelis
- metalinis šaukštelis
- mažas dubenėlis
- šaltas vanduo
- laikmatis
Žingsniai
- Įdėkite žvakės kotelį į metalinį šaukštelį ir laikykite šaukštelį virš saugaus šilumos šaltinio, kad šiek tiek vaško ištirptų. Paprašykite suaugusiojo pagalbos.
- Į dubenėlį įpilkite nedidelį lašelį ištirpinto vaško ir įjunkite laikmatį.
- Po 30 sekundžių lengvai palieskite vašką (arba įdėkite dubenėlį į šaltą vandenį) ir stebėkite, ar jis vis dar skystas, ar pradeda kietėti.
- Pakartokite, kaip greitai įlašinkite dar vieną lašelį ir greičiau atvėsinkite, įdėdami dubenėlį į šaltą vandenį; palyginkite, kaip greitai sukietėja kiekvienas lašelis. Ką tai rodo: Aušinimo greitis keičia, kaip greitai ištirpęs vaškas vėl tampa kietas.
Svarbūs žodžiai
- Molekulė: maža atomų grupė, sudaranti medžiagą.
- Lydymasis: kietos medžiagos virsmas skysta, kai kas nors įkaista. Sukietėjimas (užšalimas): skystos medžiagos virsmas kieta, kai kas nors atvėsta.
- Latentinė šiluma: energija, kurią gauna arba išskiria medžiaga, kai keičiasi jos būsena, pavyzdžiui, lydantis arba stingstant.
- Kristalizacija: kai molekulės išsirikiuoja pasikartojančia tvarka ir sudaro kietą medžiagą.
Trumpi klausimai
Ar vaškas visada vėl sukietės?
Taip, jei jis pakankamai atvės ir gali suformuoti kristalus, jis vėl sukietės.
Kodėl atvėsęs vaškas yra lipnus arba minkštas?
Jame gali būti priemaišų, sumaišytų aliejų arba jis buvo per greitai atvėsintas, todėl kristalai nesusiformavo gerai.
Ar vašką galima daug kartų kaitinti ir sukietinti?
Taip, daugumą vaškų galima pakartotinai lydyti ir sukietinti, nors kristalų susidarymas ir suirimas laikui bėgant gali pakeisti tekstūrą.