آتشفشان خانگی با جوش شیرین

یکی از جالب‌ترین رویکردها در تحقیقات آتشفشانی، استفاده از آزمایش‌های آزمایشگاهی برای بازسازی شرایط آتشفشانی و مطالعه نحوه رفتار آنها است. آتشفشان خانگی با جوش‌شیرین آزمایش شبیه‌سازی عملکرد و فعالیت آتشفشان‌ها است و درعین‌حال آتشفشان خانگی با جوش‌شیرین، آزمایش سرگرم‌کننده و جذاب برای کودکان و دانش‌آموزان است. این آزمایش علمی به دانش‌آموزان می‌آموزد که فوران آتشفشان چگونه رخ می‌دهد. همچنین به آنها کمک می‌کندتان تأثیری که آتشفشان‌ها بر طبیعت می‌گذارند را بهتر درک کنند. اگر نمی‌دانید آتشفشان خانگی با جوش شیرین چگونه درست می‌شود، مواد و وسایل موردنیاز آن چیست، این محتوا را مطالعه کنید.

آتشفشان خانگی چیست؟

آتشفشان‌ها پدیده‌های طبیعی فوق‌العاده قدرتمند و جذابی هستند که می‌توانند تأثیر قابل‌توجهی بر محیط‌زیست و جوامع اطراف داشته باشند. به همین دلیل است که دانشمندان در طول سال‌ها به طور فعال روی این پدیده‌های طبیعی مطالعه می‌کنند تا فرایند و فعالیت‌های آنها را بهتر درک کنند و خطرات مرتبط با آنها را به حداقل برسانند. آتشفشان خانگی یک فعالیت سرگرم‌کننده و آموزشی است که با استفاده از مواد خانگی انجام می‌شود تا شبیه‌سازی فوران آتشفشان را به کودکان و دانش‌آموزان نشان دهد. این آزمایش معمولاً به‌عنوان یک آزمایش آموزشی برای توضیح روند واکنش‌های شیمیایی (واکنش اسید با باز) در شیمی کاربرد دارد.

همچنین آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین می‌تواند برای توضیح چگونگی عملکرد آتشفشان‌های واقعی در طبیعت و چگونگی ایجاد فوران نیز استفاده شود. انجام آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین می‌تواند کنجکاوی علمی و علاقه به یادگیری بیشتر در مورد جهان طبیعی و علم را در کودکان و دانش‌آموزان تحریک کند.

مواد و وسایل مورد نیاز تهیه آتشفشان خانگی با جوش شیرین

برای انجام آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین، یک سری مواد موردنیاز است که امکان ساخت آتشفشان و شبیه‌سازی فوران را از طریق یک واکنش شیمیایی فراهم می‌کند. مواد و وسایل موردنیاز شامل موارد زیر است:

خاک رس یا خمیر برای مدل‌سازی آتشفشان: با این مواد می‌توانید شکل مخروطی آتشفشان بسازید. خمیر می‌تواند خمیربازی یا خمیر آشپزی باشد.

لیوان پلاستیکی یا بطری پلاستیکی کوچک: به‌عنوان پایه عمل می‌کند و خمیر برای مدل‌سازی دور آن پیچیده می‌شود.

رنگ قهوه‌ای و قرمز خوراکی: برای رنگ‌آمیزی یا کمی پودر پاپریکا و یا سس قرمز

مقوا یا سینی پلاستیکی: برای قراردادن پایه آتشفشان در آن و جلوگیری از کثیف‌شدن محیط اطراف

قیف: با کمک آن مواد را در داخل کوه بریزید. درصورتی‌که دهانه آتشفشان را باریک درست کرده باشید.

مواد شوینده مایع، جوش شیرین و سرکه: دو مورد آخر، بازیگر اصلی این آزمایش هستند. در واقع‌بین جوش شیرین (بی‌کربنات سدیم) و سرکه (اسید استیک) واکنش شیمیایی انجام خواهد شد. مواد شوینده مایع، کف را برای آتشفشان فراهم خواهد کرد.

مراحل انجام آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین

مرحله اول مدل‌سازی آتشفشان خانگی این است که با خاک رس یک کوه کوچک با دهانه بسیار کوچک بسازید. سپس در دهانه مدل، با کمک قیف یک قاشق غذاخوری بی‌کربنات سدیم (جوش شیرین) بریزید. بعد ظرف مناسبی را انتخاب کنید. سپس یک‌چند قطره مایع ظرف‌شویی، یک قاشق چایخوری سس قرمز و یک لیوان سرکه در ظرف بریزید. برای فوران آتشفشان، مایع را درون دهانه بریزید، جادو اتفاق می‌افتد و فوران شروع می‌شود. البته در صورت نداشتن خاک رس، مدل‌سازی آتشفشان را می‌توانید خمیر انجام دهید.

مواد لازم شامل ۳ فنجان آرد، ۱ پیمانه نمک، ۱ فنجان آب و ۲ قاشق غذاخوری روغن است. این مواد را در ظرفی مخلوط کنید. خمیر را ورز دهید. اگر خمیر خشک باشد، به آن آب اضافه کنید. همچنین اگر خمیر چسبناک باشد، ۱ قاشق غذاخوری آرد به آن اضافه کنید و به ورز دادن ادامه دهید تا یکدست به نظر برسد و به انگشتانتان نچسبد.

برای مدل‌سازی آتشفشان روی آن، مقوایی را انتخاب کنید و خمیر را در مرکز مقوا قرار دهید و به خمیر شکل یک کوه را بدهید. برای شکل‌دهی به خمیر می‌توانید از لیوان استفاده نمایید. سپس اجازه دهید خمیر کاملاً خشک شود (تقریباً هشت ساعت). کوچک‌ترین رطوبت در داخل آتشفشان باعث می‌شود که بی‌کربنات سدیم (جوش شیرین) قبل از زمان واکنش بخار شود. برای جذابیت بیشتر می‌توانید بیرون کوه را رنگ قهوه‌ای خوراکی بزنید. قبل از شروع آزمایش رنگ بیرون آتشفشان بایستی کاملاً خشک شود. اگر درست‌کردن خمیر برایتان وقت‌گیر است و یا امکانات تهیه آن را ندارید، می‌توانید مواد را شبیه مدل‌سازی بالا در یک بطری خالی نوشابه بریزید و آتشفشان خانگی با جوش شیرین را در بطری نوشابه انجام دهید.

چرا در آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین فوران اتفاق می افتد؟

در آتشفشان خانگی، اسید استیک موجود در سرکه با بی‌کربنات سدیم (جوش شیرین) واکنش نشان می‌دهد و حباب‌های استات سدیم، آب و دی‌اکسیدکربن ایجاد می‌شود. دی‌اکسیدکربن ایجاد شده فضای زیادی را در بطری یا کوه شبیه‌سازی‌شده اشغال می‌کند و فشار داخل آن به‌سرعت افزایش می‌یابد. در نتیجه مخلوط کف می‌کند و به سمت بالا می‌آید. این آزمایش جریان گدازه را شبیه‌سازی می‌کند و در آتشفشان‌های واقعی، دی‌اکسیدکربن در هنگام فوران نیز وجود دارد. در یک آتشفشان واقعی در هنگام فوران، ماگمایی که از سنگ مذاب تشکیل شده، تحت‌فشار بسیار شدید همراه با گازهای آتشفشانی تخلیه می‌شود. سنگ‌های مذاب در داخل آتشفشان ماگما و پس از فوران گدازه نام دارند. گازهای تجمع یافته در محفظه ماگما محرک اصلی فوران‌های آتشفشانی هستند.

!نکات ایمنی در آزمایش آتشفشان خانگی با جوش شیرین که باید رعایت شود

آزمایش را در جایی انجام دهید که فوران آن موجب کثیف‌شدن اطراف نشود. توصیه می‌شود این آزمایش را در یک محیط باز و دور از مواد قابل‌اشتعال انجام دهید. در هنگام آزمایش از دستکش، عینک و ماسک استفاده نمایید و تا از پوست، چشم و دستگاه تنفستان محافظت کنید. آتشفشان خانگی با جوش شیرین، خوشبختانه خطر کمتری دارد؛ اما کودکان و دانش‌آموزان به‌تنهایی نبایستی این آزمایش را انجام دهند. از نگاه‌کردن به داخل آتشفشان در هنگام فوران خودداری کنید. در واقع پس از ریختن سرکه به داخل کوه، سریعاً از آن دور شوید، احتمال پرتاب‌شدن مواد وجود دارد. توجه داشته باشید که در صورت تماس مواد با پوست، آن را با آب سرد بشویید.

در آتشفشان خانگی از چه ماده ای دیگری به جز جوش شیرین می توان استفاده کرد؟

به‌جای جوش شیرین (بی‌کربنات سدیم)، می‌توانید از اسیدها و بازهای دیگری مانند پتاسیم بی‌کربنات و اسیدسیتریک استفاده کنید. با ترکیب این دو ماده در ظروف مناسب، واکنشی شیمیایی شدید و گرماده رخ می‌دهد، این آزمایش هم می‌تواند عملکرد آتشفشان را شبیه‌سازی کند. البته برای انجام این آزمایش نکات ایمنی لازم نیز بایستی رعایت شود تا هیچ خطری به وجود نیاید. سایر مواد جایگزین جوش شیرین، ماست یا دوغ، بیکینگ‌پودر، نوشابه و بی‌کربنات آمونیوم است. به‌جای سرکه نیز می‌توان از آب‌لیمو یا آب‌پرتقال استفاده کرد. آتشفشان خانگی را می‌توان با دی کرومات آمونیوم یک ترکیب معدنی نیز انجام داد. این ماده نسبت جوش شیرین و سرکه خطرناک‌تر است. همچنین سرطان‌زا و سمی نیز است. دی کرومات آمونیوم، اکسیدکننده قوی است و با هر ماده کاهشی واکنش می‌دهد. برای خرید جوش شیرین و سایر ترکیبات جایگزین می‌توانید از شرکت بازرگانی کیمیا تجارت تات محصول خود را تهیه کنید.

سوالات متداول آتشفشان خانگی با جوش شیرین

۱- جوش شیرین چیست؟

بی‌کربنات سدیم (جوش شیرین) ترکیب جامد کریستالی سفیدرنگ است که در آب حل می‌شود. فرمول شیمیایی بی‌کربنات سدیم NaHCO3 است. ظرفیت واکنشی زیاد این ماده، آن را به یک ترکیب ضروری در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی تبدیل کرده است.

۲- فرمول شیمیایی آزمایش آتشفشان خانگی چیست؟

فرمول شیمیایی آتشفشان خانگی با جوش شیرین
: 3NaHCO3 + C6H8O7 → 3NaHCO3+ + C6H8O7 3- + 3H2O + 3CO2 که در آن NaHCO3 بی‌کربنات سدیم، C6H8O7 اسیدسیتریک،H2O آب و CO2 دی‌اکسیدکربن است.

۳- آیا آتشفشان خانگی عملکرد آتشفشان را توضیح می‌دهد؟

تشکیل آتشفشان‌ها موضوع پیچیده‌ای هستند که تحت‌تأثیر عوامل مختلفی قرار می‌گیرند. فرضیه اصلی فوران آتشفشان به دلیل ماگمای هسته زمین است که با فرار ماگما به سمت پوسته زمین رخ می‌دهد و همچنین آتشفشان خانگی به طور کامل نشان‌دهنده نحوه عملکرد واقعی آتشفشان‌ها نمی‌باشد.

۴- آتشفشان خانگی چه زمانی پایان می‌یابد؟

آتشفشان خانگی با جوش شیرین زمانی پایان می‌یابد که واکنش‌دهنده‌ها یا حداقل یکی از آنها مصرف شود. هنگامی که سرکه با جوش شیرین ترکیب می‌شود، یک واکنش شیمیایی اسید – باز رخ می‌دهد.

۵- اگر به‌جای پودر جوش شیرین از جوش شیرین گرانولی استفاده کنیم، آیا آتشفشان خانگی اتفاقی می‌افتد؟

برای اینکه یک واکنش رخ دهد، مولکول‌های واکنش‌دهنده باید با یکدیگر برخورد کنند. در نتیجه فقط مولکول‌های سطح جامد جوش شیرین با سرکه واکنش نشان می‌دهند. در واقع تعداد مولکول‌های در معرض سطح کمتر واکنش خواهند بود و بنابراین گاز کندتر آزاد می‌شود.