צמיגות בחומרים: חקר הסליים וזרימת נוזלים לכיתה ח'

תעלומת המפעל: חקר הצמיגות והסליים

שיעור מדעים לכיתה ח׳ - ממבנה חלקיקי לתכונות חומר

מבחן הזרימה: מים, שמן או דבש?

אם נשפוך את שלושתם לקערה בו-זמנית... מי יזרום הכי מהר? מי יגיע אחרון?

המושג המדעי: צמיגות (Viscosity)

התנגדות פנימית של הזורם לתנועה.

כמו 'חיכוך' פנימי בין שכבות הנוזל. ככל שהנוזל צמיג יותר, הוא זורם לאט יותר.

מה קורה ברמת החלקיקים?

מים = כדורי טניס: קטנים, עגולים, נעים בקלות אחד ליד השני.

דבש/סליים = חבלים מסובכים: שרשראות ארוכות שמסתבכות אחת בשנייה.

תעלומת המפעל: המתכון האבוד

מפעל סליים גדול איבד את המתכון הסודי! יש ויכוח בין שני כימאים לגבי כמויות ה'חומר המקשר' (בורקס).

המשימה שלכם: לבדוק את המתכונים ולמצוא את הנוסחה לסליים המושלם - צמיגי אך לא דביק.

איך עובד ה'דבק'?

אם מולקולות הדבק הן חבלים ארוכים, הבורקס הוא ה'קליפס' שמחבר ביניהם.

יותר קשרים > יותר קשה לזוז > צמיגות גבוהה יותר.

הניסוי: השוואת מתכונים

⚠️ בטיחות: עובדים עם כפפות! לא טועמים שום חומר. שוטפים ידיים בסוף.

1. ממיסים אבקת בורקס במים חמימים.

2. כל קבוצה בודקת מתכון אחר: מוסיפים טיפות תמיסת בורקס לדבק לפי ההוראות.

3. מערבבים היטב ובודקים: האם נוזלי? האם נמתח? האם נקרע?

טבלת תוצאות: השוואת הכימאים

כימאי א׳ (5 טיפות בורקס)

• נוזלי מאוד • דביק • זורם מהר • מעט קשרים

כימאי ב׳ (10 טיפות בורקס)

• מוצק וקשה • נקרע בפתאומיות • לא נמתח • רשת צפופה מדי

ניתוח הנתונים: השפעת המקשר על הצמיגות

ראינו שככל שמוסיפים יותר בורקס (חומר מקשר), רמת הצמיגות עולה. יותר מדי מקשר הופך את החומר לקשה מידי (מוצק).

האתגר: יצירת הסליים המושלם

כעת עליכם למצוא את האיזון. מה צריך לשנות במתכון כדי לקבל חומר שהוא גם גמיש וגם לא דביק?

• האם להוסיף מים? (מרחיק את המולקולות) • כמה בורקס בדיוק צריך? (בין 5 ל-10 טיפות?)

סיכום ורפלקציה

1. צמיגות היא התנגדות לזרימה, הנובעת מכוחות בין החלקיקים.

2. בסליים: הבורקס יוצר 'קשרים' בין שרשראות הדבק.

3. במחקר: כשניסוי לא מצליח (נוזלי מדי/קשה מדי), מסיקים מסקנות ומתקנים.