נוסח השאלה המלא: מדוע בהגזת פחמן דו חמצני לתוך מים קרים מאוד נוצרים גבישי קרח?
הגזה (ביעבוע של גז) של פחמן-דו-חמצני לתוך מים זה התהליך שיוצר מי-סודה, ובאמת אפשר לראות את התופעה המתוארת בשאלה כאשר מכינים סודה במכשיר ביתי להכנת סודה. הסיבה לתופעה היא כפולה:
1. הפחמן הדו-חמצני שנמצא שאיתו משתמשים להכנת הסודה מגיע בתוך 'בלון' גז ממתכת. בתוך הבלון הפחמן הדו-חמצני נמצא דחוס מאוד, ובמצב צבירה נוזלי. כל מעבר של חומר ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גזי דורש השקעת אנרגיה (תגובה אנדו-תרמית). אפשר לכתוב את התהליך כמו תגובה כימית, כאשר חום הוא אחד המגיבים, באופן הבא:
גז <- נוזל + חוֹם
ומאיפה 'לוקח' הפחמן הדו-חמצני הנוזלי את האנרגיה כדי להפוך לגז? מהסביבה (אם נוגעים בבלון הגז מיד אחרי הכנת סודה רואים שגם הוא קר מאוד) ובעיקר מהמים לתוכם הוא מוגז. לכן כאשר המים מאוד קרים (נאמר 1oC) אפילו קירור קל שלהם מוריד אותם אל מתחת לטמפ' הקיפאון שלהם, ונוצרים בתוכם גבישי קרח.
1213275285.jpg)
בועות של מי-סודה
2. כאשר גז דחוס מתפשט – הטמפ' שלו יורדת (וההפך – כאשר גז נדחס הוא מתחמם, אפשר לגעת במשאבת אופניים, שדוחסת אויר בעצם, לאחר השימוש ולהרגיש שהיא חמה). בעת הכנת הסודה הגז פחמן דו חמצני מתפשט בתוך מיכל מים ומוריד את הטמפרטורה שלהם. שוב – במקרה של מים קרים מאוד ירידת הטמפ' מצליחה לקרר את המים אל מתחת לנקודת הקיפאון שלהם, וליצור גבישי קרח.
דרך אגב, שני הסיבות שצויינו הם גם עקרון הפעולה של המזגן והמקרר. במזגן: כאשר עובד על מצב 'חימום', גז מזגנים נדחס ומתנזל בתוך צינורות המזגן, הצינורות מתחממים ואוויר שנושב בין הצינורות מתחמם ונפלט לחדר.
מזגן (התמונות באדיבות אתר ויקיפדיה)
כאשר עובד על מצב 'קירור' – גז מזגנים שנמצא במצב נוזל מתאדה לגז, ומתפשט בתוך צינורות. הצינורות מתקררים במידה ניכרת, ואוויר שנושב בין הצינורות מתקרר ונפלט לחדר. (במזגנים מפוצלים, ישנם 2 יחידות למזגן – חיצונית ופנימית, כאשר היחידה החיצונית נקראת 'מעבה' – כי בתוכה, במצב 'קירור' נדחס הגז ומתעבה חזרה לנוזל והיחידה הפנימית נקראת מאייד – כי בתוכה, במצב קירור מתרחש תהליך אידוי. במצב 'חימום' תפקיד שתי היחידות מתחלף).
מאת:ד"ר אבי סאייג
המחלקה לנוירוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
