Return to Video

كيف تتجمد (أكياس الثلج سريعة التجمد) بسرعة كبيرة؟ - جون بولارد

  • 0:09 - 0:14
    اذا لقد ارهقت عضلة للتو والألم لايطاق
  • 0:14 - 0:17
    تتمنى لو كان لديك شيء بارد كالثلج
    لتخفف الألم,
  • 0:17 - 0:21
    لكن لاستخدام كيس ثلج
    عليك أن تضعه في الثلاجة قبل ساعات
  • 0:21 - 0:23
    لحسن الحظ، هناك خيار آخر
  • 0:23 - 0:28
    كيس ثلج سريع التجمد يمكن تركه
    بحرارة الغرفة حتى اللحظة التي تحتاج إليه
  • 0:28 - 0:34
    بعدها اكسرها وفقاً للتعليمات
    وستشعر بالبرد خلال ثوانٍ.
  • 0:34 - 0:37
    لكن كيف لحرارة شيء ما أن يتغيرمن
    حرارة الغرفة إلى التجمد تقريباً
  • 0:37 - 0:39
    في مثل هذا الوقت القصير؟
  • 0:39 - 0:41
    الإجابة تكمن في الكيمياء.
  • 0:41 - 0:44
    يحتوي كيس الثلج سريع التجمد
    على ماء ومركب صلب
  • 0:44 - 0:50
    عادة تكون نيترات الأمونيوم,
    في عدة حجرات تفصل بواسطة حاجز
  • 0:50 - 0:53
    عندما يُكسر الحاجز, تنحل المادة الصلبة
  • 0:53 - 0:56
    مسببة مايدعى "رد فعل ماص للحرارة"
  • 0:56 - 0:59
    حالما تَمتَص الحرارة من محيطها.
  • 0:59 - 1:01
    لكي نفهم كيف تتم العملية,
  • 1:01 - 1:05
    نحن بحاجة الى أن ننظر في القوى المحركة
    وراء العمليات الكيميائية:
  • 1:05 - 1:07
    علم الطاقة و الإنتروبيا.
  • 1:07 - 1:13
    هؤلاء يحددون ما إذا حدث تغير في النظام
    وكيف تتدفق الطاقة إذا تدفقت.
  • 1:13 - 1:17
    في الكيمياء, علم الطاقة يتعامل
    مع القوى الجاذبة والمنفرة
  • 1:17 - 1:20
    بين الجسيمات على المستوى الجزيئي
  • 1:20 - 1:26
    هذا الحجم ضئيل جدا لدرجة
    أن هناك من جزيئات الماء في كوب واحد
  • 1:26 - 1:29
    أكثر من النجوم المعروفة في الكون
  • 1:29 - 1:32
    وكل هذه الترليونات من الجزيئات
  • 1:32 - 1:36
    تتحرك باستمرار وتهتز وتدور بمعدلات مختلفة
  • 1:36 - 1:40
    نستطيع التفكير بدرجة الحرارة
    على أنها المقياس الوسطي للحركة
  • 1:40 - 1:43
    أو الطاقة الحركية لكل هذه الجزيئات
  • 1:43 - 1:47
    ومع الزيادة في الحركة
    يعني زيادة في درجة الحرارة,
  • 1:47 - 1:49
    والعكس صحيح.
  • 1:49 - 1:52
    تدفق الحرارة في أي تحول كيميائي
  • 1:52 - 1:55
    يعتمد على القوة النسبية لتفاعل الجسيمات
  • 1:55 - 1:58
    لكل الحالات الكيميائية للمادة.
  • 1:58 - 2:01
    عندما تملك الجسيمات قوة جاذبة مشتركة قوية,
  • 2:01 - 2:04
    تتحرك بشكل سريع نحو الاخرى
    حتى تصبحا متقاربتين
  • 2:04 - 2:08
    فتدفعهم القوى النافرة بعيدا.
  • 2:08 - 2:10
    اذا كان التجاذب الأولي
    قوياً بما يكفي
  • 2:10 - 2:13
    عندها ستستمر الجسيمات بالإهتزاز
    ذهابا وإيابا بهذه الطريقة
  • 2:13 - 2:16
    كلما زاد التجاذب ,زادت حركتهم,
  • 2:16 - 2:19
    وبما أن الحرارة هي حركة بالأساس,
  • 2:19 - 2:22
    عندما تتحول مادة الى
    حالة من الحركة السريعة القوية
  • 2:22 - 2:24
    فإن النظام يبدأ بالسخونة.
  • 2:24 - 2:26
    ولكن أكياسنا الثلجية تفعل العكس,
  • 2:26 - 2:29
    مايعني أنه عندما تذوب
    القطعة الصلبة في الماء,
  • 2:29 - 2:33
    تصبح التفاعلات الجديدة للجسيمات الصلبة
    وجزيئات الماء مع بعضها
  • 2:33 - 2:37
    أضعف من التفاعلات المنفصلة
    التي كانت من قبل.
  • 2:37 - 2:41
    هذا يجعل النوعين من الجسيمات
    تبطئ في المتوسط,
  • 2:41 - 2:42
    مبردةً المحلول كله.
  • 2:42 - 2:47
    لكن لماذا تتحول مادة الى حالة
    حيث التفاعلات تكون فيها أضعف؟
  • 2:47 - 2:51
    إلا تكون الحالة التي هي عليه أساساً
    تبقي الحالة الصلبة من أن تصبح سائلة؟
  • 2:51 - 2:53
    هنا تأتي الأنتروبيا
  • 2:55 - 2:56
    فهي تصف كيف تتوزع الأجسام والطاقة
  • 2:56 - 3:00
    استناداً على الحركة العشوائية
  • 3:00 - 3:04
    اذا فكرت بالهواء في غرفة
    هناك العديد من الترتيبات الممكنة المختلفة
  • 3:04 - 3:06
    للترليونات من الجسيمات التي تتكون منها.
  • 3:06 - 3:09
    بعض من هذه ستحصل
    على كل جزيئات الاوكسجين في مكان واحد
  • 3:09 - 3:12
    وكل جزيئات النتروجين في مكان آخر.
  • 3:12 - 3:15
    ولكن أكثر بكثير سيكونون مختلطين سوية
  • 3:15 - 3:18
    وهذا هو السبب
    لماذا يوجد الهواء بهذه الحالة
  • 3:18 - 3:21
    الآن, اذا كان هناك قوى تجاذب قوية
    بين الجسيمات
  • 3:21 - 3:24
    الاحتمالية لبعض التكوينات يمكن أن تتغير
  • 3:24 - 3:28
    حتى الى النقطة حيث الاحتمالات
    لاتحبذ أن تختلط مواد معينة
  • 3:28 - 3:31
    الزيت والماء لايختلطان على سبيل المثال.
  • 3:31 - 3:35
    ولكن في حالة نيترات الأمونيوم
    أو مادة اخرى في كيس الثلج خاصتك,
  • 3:35 - 3:39
    القوى الجاذبة غير قوية بما يكفي
    لتغيير الاحتمالات
  • 3:39 - 3:43
    والحركة العشوائية تجعل الجسيمات
    التي تشكل الحالة الصلبة تنفصل
  • 3:43 - 3:47
    بالإنحلال في الماء
    وعدم العودة الى حالتها الصلبة
  • 3:47 - 3:51
    ببساطة, أكياس الثلج خاصتك
    تصبح باردة لأن الحركة العشوائية
  • 3:51 - 3:55
    تخلق المزيد من التكوينات
    حيث المادتين الصلبة والسائلة يختلطان سوية
  • 3:55 - 3:59
    وكل هذا
  • 3:59 - 4:01
    حركة الجسيمات الكلية أقل,
  • 4:01 - 4:05
    وأقل حرارة من التي في الكيس قبل الاستخدام
  • 4:05 - 4:08
    في حين أن الاضطراب الذي نتج عن الانتروبيا
  • 4:08 - 4:11
    قد سبب لك الإصابة في بادئ الأمر,
  • 4:11 - 4:15
    مسؤولة أيضا
    عن ذلك البرد المريح الذي يخفف ألمك.
Title:
كيف تتجمد (أكياس الثلج سريعة التجمد) بسرعة كبيرة؟ - جون بولارد
Description:

عرض الدرس كاملاً: http://ed.ted.com/lessons/how-do-cold-packs-get-cold-so-fast-john-pollard
اذا وضعت الماء في الثلاجة, ستستغرق بضعة ساعات حتى تتجمد. اذا كيف تتحول درجة حرارة (أكياس الثلج سريعة التجمد) من درجة حرارة الغرفة الى درجة التجمد بمجرد ثوانٍ؟ يقوم جون بولارد بشرح كيمياء اكياس الثلج سريعة التجمد, مسلطاً الضوء على مفاهيم علم الطاقة والانتروبيا (العشوائية).

قدم الدرس: جون بولارد، قدم الرسوم: كاروت للرسوم
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:32

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.