Atomowy Zawrót Głowy

Pewnie zastanawiasz się, która cząsteczka jest najmniejsza. Tego nie wiadomo. Nie będę pisał, przynajmniej teraz, o cząsteczkach mniejszych od elektronu. Ale co to są atomy, protony, neutrony i elektrony? Proton ma masę 1836 razy większą od elektronu a neutron aż 1840 razy większą. Neutron jest obojętny, proton ma ładunek dodatni a elektron ujemny, dzięki czemu atom jest elektrycznie obojętny. Proton i elektron przyciągają się. W atomie, protonów i elektronów musi być tyle samo, żeby całość nie wybuchła. Natomiast neutronów może być dowolna liczba. W atomach jednego pierwiastka, takich, w których jest taka sama liczba protonów i elektronów, może być różna liczba neutronów. Takie atomy nazywamy izotopami.

Na pewno wiesz o katastrofie w Czarnobylu i o uszkodzonej elektrowni jądrowej w Japonii. W tych miejscach promieniowanie jest naprawdę wysokie. A czy wiesz, co to jest promieniowanie? Promieniotwórczość, inaczej radioaktywność to rozpad atomów. Z niestabilnego atomu wydostaje się:

-promieniowanie  a (alfa): z atomu wydostają się po dwa protony i neutrony. W powietrzu ma zasięg kilku centymetrów. Może być zatrzymane przez cienką kartkę papieru.

-promieniowanie b (beta): z atomu wypadają elektrony, następuje przemiana protonu w neutron i emisja cząsteczki neutrino. Fale te mają w powietrzu zasięg około 1 metra i mogą być zatrzymane przez miedzianą płytkę o grubości 1mm.

-promieniowanie g (gamma): wysokoenergetyczne fale elektromagnetyczne o dużej przenikliwości. Mogą przeniknąć nawet przez płytę ołowianą o grubości 13mm.

                Masa krytyczna to minimalna ilość materiału radioaktywnego, który może wybuchnąć. Masy mniejsze to masy podkrytyczne. Jeśli zderzą się dwie masy podkrytyczne, np. dwa kawałki uranu, wszystko wybucha. Tak właśnie działa bomba atomowa, jedna z najstraszniejszych rzeczy stworzonych przez człowieka.

               W elektrowniach jądrowych do chłodziwa np. wody wkłada się dwa kawałki uranu lub plutonu tak, aby nie mogły się zetknąć. Zaczynają one się mocno rozgrzewać, co powoduje parowanie chłodziwa. Para wodna porusza turbiny, dzięki czemu produkowany jest prąd elektryczny. Potem para wodna jest chłodzona, skrapla się i wraca do pomieszczenia z uranem. Woda służąca do chłodzenia reaktora atomowego działa w obiegu zamkniętym tak, aby nie skazić promieniowaniem okolicy.

              Wybuch reaktora w Czarnobylu spowodowany był jego wadliwą konstrukcją, a katastrofa  w Japonii była spowodowana odcięciem chłodziwa od reaktora. Przyczyną tej awarii było trzęsienie ziemi. Gdyby reaktor w Japonii miał zdublowaną tzn. podwójną instalacje chłodzącą nic by się nie wydarzyło.

Czarnobyl Fot. STR AP

Literatura: 

 C. Stockley, C. Oxlade, J Wertheim, Ilustrowany Słownik Nauki,   wyd. Publikat

Jak złapać kryształ w siatkę?

Diamenty, szmaragdy i rubiny to, jak zapewne wiesz są kryształy, ale czy wiesz jak powstają, z czego się składają i jak w domu wyhodować własny kryształ?

Kryształy powstają na różne sposoby. Najczęściej przez odparowanie wody z roztworu, w którym była rozpuszczona substancja chemiczna, z której powstaje kryształ. Może powstać też po dostaniu się do roztworu zarodka, na którym rośnie kryształ. Jednak diamenty (które są kryształami węgla) nie powstają w ten sposób. Diament powstaje, gdy na węgiel działa olbrzymie ciśnienie. Kryształy te są bardzo rzadkie.

Krystalizuje wiele związków chemicznych takich jak siarka, sól a nawet gips. Atomy kryształów układają się w tak zwane siatki kryształów, wśród których wyróżniamy:

-sieć atomową, w której atomy są połączone wiązaniami kowalencyjnymi. W wiązaniach kowalencyjnych atomy mają wspólne elektrony. Substancje tworzące te sieci są bardzo mocne.

-sieć jonowa, w której cząsteczki są połączone wiązaniami jonowymi. Substancje tworzące te sieci są mocne.

-sieć metaliczna składa się z jonów metali połączonych wiązaniami metalicznymi. Substancje tworzące te sieci są ciągliwe, kowalne i łatwo przewodzą prąd.

-sieć molekularna jest zbudowana z molekuł połączonych siłami międzycząsteczkowymi. Substancje tworzące te sieci są miękkie i łatwo się kruszą.

Zapewne chcesz wyhodować efektowny kryształ we własnym domu, jeśli tak to wykonaj doświadczenia, które zamieszczam poniżej.

Doświadczenie 1:

Przygotuj:

Szklankę,

Sól kuchenną

Łyżkę

Wykałaczkę

Nitkę

Wykonaj:

1.       Nalej wodę do szklanki i rozpuszczaj w niej sól aż do uzyskania roztworu przesyconego (aż sól przestanie się rozpuszczać i zacznie osiadać na dnie)

2.       Przywiąż nitkę do wykałaczki.

3.       Połóż wykałaczkę na szklance tak, aby nitka była zanurzona w wodzie, ale nie dotykała dna.

4.       Odłóż szklankę z roztworem w spokojne miejsce i odczekaj kilka dni.

Sprawdź czy uzyskałeś podobne wyniki jak ja jakiś czas temu. Moje doświadczenie opisałem tu: Klub Naukowy Kryształy

Doświadczenie 2:

Pamiętaj o tym żeby włożyć rękawice i okulary ochronne i że żadne narzędzie nawet po dokładnym umyciu nie może mieć kontaktu z żywnością.

Przygotuj:

Słoik

Siarczan miedzi uwaga: to trucizna!

Kamień

Gorącą wodę

Wykonaj:

1.       Nalej wodę do słoika i rozpuszczaj w nim siarczan aż do uzyskania roztworu przesyconego.

2.       Włóż kamień do roztworu

3.       Odłóż szklankę z roztworem w spokojne miejsce i odczekaj kilka dni.

Literatura:

 C. Stockley, C. Oxlade, J Wertheim, Ilustrowany Słownik Nauki,   wyd. Publikat

Rewelacja - regelacja, czyli kilka słów o ciśnieniu atmosferycznym.

Pewnie słyszałeś w prognozie pogody o ciśnieniu atmosferycznym i zastanawiasz się, co to jest, więc wyjaśniam. Ciśnienie atmosferyczne to nacisk powietrza na dany obszar. Mierzy się je barometrem i podaje w hektopaskalach (hPa).

Barometr składa się z puszki, która, gdy ciśnienie jest wysokie zgniata się, a gdy jest niskie rozpręża się. Zgniatanie i rozprężanie się puszki przenoszone jest za pomocą dźwigni na wskazówkę i dzięki temu można odczytać pomiary.

Ciśnienie wpływa na wiele rzeczy takich jak na wiatry (wiatr wieje z obszaru o wysokim ciśnieniu do obszaru o niskim ciśnieniu tzn. z wyżu do niżu), na przemieszczanie się chmur, na temperaturę i na temperaturę topnienia np. lodu. Lód normalnie topnieje przy temperaturze 0 stopni Celsjusza, ale podnosząc ciśnienie można obniżyć temperaturę topnienia. Takie topnienie w podwyższonym ciśnieniu nazywa się regelacją (nie pomyl z rewelacjąJ). Bardzo łatwo możesz to sprawdzić wykonując proste doświadczenie, które zamieszczam poniżej.

Pomiary ciśnienia nanosi się na mapy tak jak temperaturę i zachmurzenie, o których nie będę pisał. Analizując te mapy prognozuje się pogodę.

         Jeśli zastanawiasz się, komu potrzebne są prognozy pogody to zaraz się dowiesz. Potrzebują ich piloci samolotów, bo lot podczas burzy jest niebezpieczny, kapitanowie statków by uniknąć sztormów i rolnicy by przewidzieć, jakie będą mieli zbiory. Przed zawodami ze skoków narciarskich też trzeba patrzeć na prognozy pogody i w razie potrzeby przełożyć termin zawodów z powodu np. silnego wiatru.

         A czy tobie potrzebne są prognozy? Na pewno, choć często o tym nie wiesz. Planując wycieczkę w góry należy sprawdzić, jaka będzie pogoda by uniknąć niespodziewanych zdarzeń takich jak burze czy śnieżyce. A przy okazji im wyżej nad poziom morza tym ciśnienie jest niższe, więc przed następną wycieczką w góry radzę Ci się dobrze wyspać.

Doświadczenie „Lód pod naciskiem” źródło: http://www.swietlik.edu.pl/

               Przygotuj:

-                     kostkę lodu o grubości ok. 5 cm, szerokości ok. 10 cm i długości ok. 20 cm

-                     drucik bez izolacji

-                     cztery litrowe butelki lub kartony napełnione wodą

-                     dwie nylonowe siatki

-                     dwa wysokie krzesła.

Wykonaj:

1.     butelki włóż po dwie do siatek i zwiąż drucikiem.

2.     zbliż krzesła do siebie i połóż między nimi lód.

3.     połóż na lodzie drucik tak żeby siatki z butelkami zwisały po bokach.

4.     obserwuj co się dzieje.

Porównaj czy udało Ci się osiągnąć coś takiego:

Literatura:
Gunter D. Roth, "Pogoda i klimat", Warszawa 2000