ការសាយភាយរបស់មេទីឡែនខៀវ និងប៉ែម៉ង់កាណាត៖ អ្វីដែលការពិសោធន៍ក្នុងអាហ្គារបង្ហាញ

គ្រូម្នាក់កាត់រន្ធពីរនៅក្នុងចានអាហ្គារ បំពេញរន្ធមួយដោយសារធាតុពណ៌ខៀវ និងរន្ធមួយទៀតដោយសូលុយស្យុងពណ៌ស្វាយ ហើយប្រាប់សិស្សឱ្យសង្កេតមើល។ មួយម៉ោងក្រោយមក រង្វង់ពណ៌ស្វាយមានទំហំធំជាង។ សិស្សកត់ត្រាថា ប៉ូតាស្យូមប៉ែម៉ង់កាណាតសាយភាយលឿនជាងមេទីឡែនខៀវ ព្រោះវាស្រាលជាង។

ប្រយោគនោះត្រឹមត្រូវពាក់កណ្តាល ហើយអាចនាំឱ្យយល់ច្រឡំពាក់កណ្តាល ហើយផ្នែកដែលនាំឱ្យយល់ច្រឡំនោះហើយជាចំណុចគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍។ ការបង្ហាញនេះជាមេរៀនស្តង់ដារអំពីការសាយភាយ ដែលត្រូវបានពិពណ៌នា ជាឧទាហរណ៍ ក្នុងលំហាត់មន្ទីរពិសោធន៍អំពីការសាយភាយក្នុងអាហ្គារ ប៉ុន្តែអ្វីដែលសិស្សឃើញមិនមែនជាឥទ្ធិពលផ្ទាល់របស់ទម្ងន់ម៉ូលេគុលទេ។ វាជាចលនារបស់គែមពណ៌ដែលអាចមើលឃើញឆ្លងកាត់ជែល ដែលរងឥទ្ធិពលពីទំហំអ៊ីយ៉ុង ការភ្ជាប់ជាមួយទឹក ការភ្ជាប់របស់សារធាតុពណ៌ កំហាប់ សីតុណ្ហភាព និងរបៀបវាស់គែមនោះ។

គែមពណ៌មិនមែនជាមេគុណសាយភាយទេ

ការសាយភាយគឺជាការរីករាលដាលរបស់ភាគល្អិតដែលរលាយ ពីតំបន់មានកំហាប់ខ្ពស់ទៅតំបន់មានកំហាប់ទាប។ មេគុណសាយភាយ ដែលជាធម្មតាសរសេរជា D ពិពណ៌នាអំពីល្បឿននៃការរីករាលដាលនោះសម្រាប់សារធាតុរលាយជាក់លាក់មួយ ក្នុងមជ្ឈដ្ឋានជាក់លាក់មួយ នៅសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់មួយ។

ចានពិសោធន៍ក្នុងថ្នាក់រៀនមិនបង្ហាញ D ដោយផ្ទាល់ទេ។ វាបង្ហាញព្រំដែនដែលពណ៌ចាប់ផ្តើមស្រាលពេករហូតមើលមិនឃើញ។ ព្រំដែននោះអាស្រ័យលើសមត្ថភាពស្រូបពន្លឺរបស់សារធាតុពណ៌ ភ្លើងបំភ្លឺ កម្រិតទទួលពន្លឺរបស់កាមេរ៉ា កំហាប់ដែលដាក់ក្នុងរន្ធ និងការវិនិច្ឆ័យរបស់អ្នកកាន់បន្ទាត់ ក៏ដូចជាការសាយភាយផ្ទាល់ដែរ។

គួរហៅលទ្ធផលវាស់ក្នុងថ្នាក់រៀនឱ្យចំអ្វីដែលវាជា៖ ចលនារបស់ព្រំមុខសាយភាយដែលអាចមើលឃើញ។ ការវិភាគតាមទ្រឹស្តីភ្ជាប់មធ្យមនៃការេបម្លាស់ទីទៅនឹង D តាមទំនាក់ទំនងដែលមានទម្រង់ដូចក្នុងការវិភាគការសាយភាយតាមច្បាប់ Fick ប៉ុន្តែការកំណត់ D ដោយផ្គូផ្គងទិន្នន័យត្រូវការប្រូហ្វីលកំហាប់តាមពេលវេលា មិនមែនអង្កត់ផ្ចិតតែមួយនៅចុងម៉ោងរៀនទេ។ ការសិក្សាក្នុងថ្នាក់រៀនមួយដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយ បានរកឃើញមេគុណសាយភាយរបស់មេទីឡែនខៀវក្នុងជែលប្រហែល 4.5 គុណនឹង 10^-10 m^2/s ដោយគូរក្រាបការេចម្ងាយធៀបនឹងពេលវេលា ជាជាងប្រៀបធៀបទំហំស្នាមពណ៌ចុងក្រោយ។ រូបភាពនៅពេលតែមួយមិនអាចធ្វើការងារនោះបានទេ។

នេះជាគោលគំនិតនៅពីក្រោយការបង្ហាញនេះ ហើយអ្វីៗផ្សេងទៀតគឺជាសេចក្តីលម្អិតអំពីថាតើចានពិសោធន៍តំណាងឱ្យគោលគំនិតនោះបានត្រឹមត្រូវកម្រិតណា។

អ៊ីយ៉ុងមានពណ៌ពីរ មិនមែនម៉ូលេគុលពីរទេ

សារធាតុរលាយទាំងពីរមិនធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់អាហ្គារក្នុងទម្រង់ដូចរូបមន្តដែលបោះពុម្ពលើដបទេ។ ទាំងពីរជាអេឡិចត្រូលីតខ្លាំង ដែលបំបែកជាអ៊ីយ៉ុងក្នុងទឹក។

ប៉ូតាស្យូមប៉ែម៉ង់កាណាត (KMnO4, ម៉ាសរូបមន្តប្រហែល 158.03 g/mol) បំបែកជាអ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូម និងអ៊ីយ៉ុងប៉ែម៉ង់កាណាត។ ភាគល្អិតពណ៌ស្វាយដែលធ្វើដំណើរគឺអ៊ីយ៉ុងប៉ែម៉ង់កាណាត MnO4^- ដែលមានម៉ាសប្រហែល 118.94 g/mol និងមានស្រទាប់ទឹកព័ទ្ធជុំវិញ។ មេទីឡែនខៀវក្លរួ (អំបិលគ្មានទឹក C16H18ClN3S, ប្រហែល 319.85 g/mol) បំបែកជាអ៊ីយ៉ុងក្លរួ និងកាត្យុងសរីរាង្គពណ៌ខៀវ MB^+ ដែលមានម៉ាសប្រហែល 284.41 g/mol ហើយក៏មានទឹកភ្ជាប់ជុំវិញដែរ។ កំណត់ត្រាមេទីឡែនខៀវរបស់ NIST និងទិន្នន័យមេទីឡែនខៀវរបស់ ChEBI ចងក្រងព័ត៌មានអំពីទម្រង់ទាំងនេះ ហើយឯកសារយោងអំពីគីមី និងរចនាសម្ព័ន្ធ ពន្យល់ថាហេតុអ្វីកាត្យុង អំបិលគ្មានទឹក និងអ៊ីដ្រាតត្រូវមានឈ្មោះដាច់ដោយឡែក។

មានផលវិបាកបីដែលកើតចេញពីចំណុចនេះ។

ទីមួយ ការប្រៀបធៀប 158 ជាមួយ 320 ធ្វើឱ្យគម្លាតទំហំពិតប្រាកដរវាងអ៊ីយ៉ុងមានពណ៌ទាំងពីរមើលទៅតូចជាងការពិត ព្រោះភាគល្អិតពណ៌ស្វាយដែលមានម៉ាសប្រហែល 119 g/mol តូចជាងកាត្យុងពណ៌ខៀវដែលមានម៉ាសប្រហែល 284 g/mol យ៉ាងច្រើន ហើយទាំងពីរមានស្រទាប់ទឹកព័ទ្ធជុំវិញដែលបង្កើនទំហំប្រសិទ្ធ។

ទីពីរ កាត្យុងមេទីឡែនខៀវជាប់នឹងវត្ថុផ្សេងៗ។ វាបង្កើតឌីមែរ និងក្រុមប្រមូលផ្តុំធំៗនៅពេលកំហាប់កើនឡើង ហើយវាត្រូវបានស្រូបជាប់លើអាហ្គារ ដោយការសិក្សាអំពីការស្រូបជាប់លើអាហ្គារ បានរាយការណ៍ពីការភ្ជាប់ទាំងម៉ូណូមែរ និងឌីមែរ។ សារធាតុពណ៌ដែលត្រូវបានស្រូបជាប់ស្ថិតនៅនឹងកន្លែង។ វាធ្វើឱ្យជែលមានពណ៌ដោយមិនរុញព្រំមុខឱ្យទៅមុខ។

ទីបី ម្សៅសារធាតុប្រតិកម្មដែលប្រើជាទូទៅជាអ៊ីដ្រាត ដូច្នេះម្សៅមួយក្រាមដែលថ្លឹងមានទឹកនៅក្នុងគ្រីស្តាល់។ ការប្រៀបធៀបរវាងទ្រីអ៊ីដ្រាត និងទម្រង់គ្មានទឹក បង្ហាញពីរបៀបដែលចំណុចនេះធ្វើឱ្យកំហាប់ម៉ូលប្រែប្រួល។ ដើម្បីប្រៀបធៀបដោយយុត្តិធម៌ក្នុងថ្នាក់រៀន សូមរៀបចំសូលុយស្យុងឱ្យមានកំហាប់ម៉ូលរបស់អំបិលស្មើគ្នា ហើយកត់ត្រាថាបានប្រើទម្រង់រឹងណាមួយ។

ហេតុអ្វីស្រាលជាងមិនមានន័យថាលឿនជាងនៅទីនេះ

ក្នុងអង្គធាតុរាវដែលមានកំហាប់ទាប គំរូដំបូងដែលល្អជាងការប្រើម៉ាសគឺគំរូ Stokes-Einstein ដែលមេគុណសាយភាយប្រែប្រួលតាមសីតុណ្ហភាពចែកនឹងផលគុណនៃវិស្កូស៊ីតេ និងកាំអ៊ីដ្រូឌីណាមិក។ ទំហំតូចជាងបន្ទាប់ពីមានទឹកភ្ជាប់ផ្តល់ការសាយភាយលឿនជាង។ ក្នុងក្រុមសារធាតុគីមីតែមួយ ម៉ាសទាបជាងជាញឹកញាប់មានសហសម្ពន្ធជាមួយទំហំតូចជាង ដូច្នេះភាពស្រាលជាងអាចមើលទៅដូចជាការពន្យល់។ វាជាសហសម្ពន្ធ មិនមែនជាយន្តការទេ។

ច្បាប់ Graham ដែលចែងថាអត្រាឧស្ម័នឆ្លងចេញតាមរន្ធតូចប្រែប្រួលតាមច្រាសនៃឫសការេម៉ាសម៉ូល មិនគ្រប់គ្រងចានពិសោធន៍នេះទេ។ ការទាញយកច្បាប់នេះស្ថិតក្នុងទ្រឹស្តីចលនារបស់ឧស្ម័ន ដែលត្រូវបានសង្ខេបក្នុងការពន្យល់របស់ OpenStax អំពីការឆ្លងចេញតាមរន្ធតូច និងការសាយភាយរបស់ឧស្ម័ន។ អង្គធាតុរាវបន្ថែមកម្លាំងទប់ដោយវិស្កូស៊ីតេ ការភ្ជាប់ជាមួយទឹក ឥទ្ធិពលនៃរាង និងភាពចង្អៀតរវាងភាគល្អិត។ ជែលបន្ថែមរចនាសម្ព័ន្ធរន្ធតូចៗ ភាពកោងវៀចនៃផ្លូវ ការស្រូបជាប់លើផ្ទៃ និងអន្តរកម្មបន្ទុកជាមួយប៉ូលីមែរ។

តួលេខបង្ហាញគម្លាតនេះយ៉ាងច្បាស់។ ច្បាប់ Graham ដែលអនុវត្តលើ 158 ធៀបនឹង 320 ព្យាករថាសមាមាត្រអត្រាប្រហែល 1.42។ មេគុណសាយភាយដែលបានវាស់ក្នុងសូលុយស្យុងទឹកមានកំហាប់ទាបបង្ហាញរឿងផ្សេង៖ ប៉ែម៉ង់កាណាតមានប្រហែល 1.6 ដល់ 1.8 គុណនឹង 10^-9 m^2/s ធៀបនឹងមេទីឡែនខៀវដែលមានប្រហែល 4.5 ដល់ 5 គុណនឹង 10^-10 m^2/s ដែលជាសមាមាត្រជិត 3 ឬ 4 ជាង។ ម៉ាសតែមួយមុខមិនអាចបង្កើតសមាមាត្រនោះបានទេ។ ទំហំបន្ទាប់ពីមានទឹកភ្ជាប់ ការប្រមូលផ្តុំជាក្រុម និងការភ្ជាប់ជាមួយជែលពន្យល់ចំណែកដែលនៅសល់។

គួរចាត់ទុកគំនិតថាស្រាលជាងសាយភាយលឿនជាងជាគំរូមួយដែលមានសន្មត់៖ ភាគល្អិតមានរាងស្វ៊ែរ គ្មានការភ្ជាប់ គ្មានការប្រមូលផ្តុំជាក្រុម និងលក្ខខណ្ឌដូចគ្នា។ ចានពិសោធន៍នេះមិនបំពេញយ៉ាងហោចណាស់ពីរនៃសន្មត់ទាំងនោះទេ។

របៀបធ្វើការប្រៀបធៀបដោយយុត្តិធម៌

ការបង្ហាញនេះអាចបរាជ័យដូចកម្មវិធីកុំព្យូទ័រ៖ គោលគំនិតមូលដ្ឋានត្រឹមត្រូវ ប៉ុន្តែការបម្លែងពីគំនិតទៅជាការវាស់វែងពោរពេញដោយចំណុចដែលអាចនាំឱ្យខុស។ កត្តានីមួយៗខាងក្រោមអាចផ្លាស់ប្តូរចម្លើយដោយមិនផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈម៉ូលេគុលណាមួយឡើយ។

ប្រើអាហ្គារពីការរៀបចំតែមួយលើក ចាក់ឱ្យមានជម្រៅដូចគ្នា ប្រើឧបករណ៍កាត់រន្ធតែមួយ ឱ្យមាឌអង្គធាតុរាវស្មើគ្នា កំហាប់ម៉ូលស្មើគ្នា និងកំហាប់ទាបគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីកម្រិតការប្រមូលផ្តុំជាក្រុមរបស់មេទីឡែនខៀវ និងកុំឱ្យពណ៌ឆ្អែតខ្លាំង។ កាត់រន្ធស្ទួនយ៉ាងហោចណាស់បីសម្រាប់សារធាតុរលាយនីមួយៗ ដាក់ឱ្យឆ្ងាយពីគ្នាដើម្បីកុំឱ្យព្រំមុខជួបគ្នា។ គ្របចាន រក្សាឱ្យនៅផ្ដេក និងរក្សាសីតុណ្ហភាពឱ្យថេរ ព្រោះការសិក្សាសារធាតុពណ៌ក្នុងអាហ្គារបង្ហាញការពឹងផ្អែកខ្លាំងលើសីតុណ្ហភាព និងកំហាប់។ កំណត់ពេលសូន្យជាពេលចាប់ផ្តើមបំពេញរន្ធ ហើយកំណត់និយមន័យគែមមុនវាស់៖ កម្រិតកាត់ថេរក្នុងរូបថតប្រសើរជាងព្រំដែនដែលប៉ាន់ស្មានដោយភ្នែក ព្រោះពណ៌ខៀវ និងពណ៌ស្វាយមានកម្រិតអាចចាប់សម្គាល់ដោយភ្នែកខុសគ្នា។ កត់ត្រាអង្កត់ផ្ចិតពីរដែលកែងគ្នាសម្រាប់ស្នាមពណ៌នីមួយៗ ហើយបម្លែងទៅជាកាំមធ្យម ព្រោះការច្រឡំកាំជាមួយអង្កត់ផ្ចិតធ្វើឱ្យក្រាបការេចម្ងាយខុសដោយកត្តាបួន។

ស្លាកសម្គាល់៖ ផ្ទាំងខាងឆ្វេងបង្ហាញកាំដែលវាស់ពីលើ ចាប់ពីគែមរន្ធដល់គែមពណ៌សម្រាប់ព្រំមុខនីមួយៗ; ផ្ទាំងខាងស្តាំបង្ហាញរូបកាត់ទទឹងរបស់អាហ្គារ ជាមួយជម្រៅរន្ធ និងរង្វង់ជម្រាលកំហាប់ដែលរីកចេញក្រៅ; សេចក្តីពន្យល់និមិត្តសញ្ញារាយអថេរដែលបានគ្រប់គ្រង (ភាគរយអាហ្គារ កម្រាស់ កំហាប់ម៉ូលសារធាតុពណ៌ មាឌ ទំហំរន្ធ សីតុណ្ហភាព ពេលសូន្យ ភ្លើងបំភ្លឺ)។

ប្រយ័ត្នចំពោះអ្វីដែលអាចធ្វើឱ្យច្រឡំ។ អង្គធាតុរាវដែលហូរលើផ្ទៃអាហ្គារមើលទៅដូចជាការសាយភាយលឿន ហើយជាបាតុភូតរំខានដែលបានកត់ត្រាទុកសម្រាប់រន្ធអាហ្គារតូចៗ។ ប៉ែម៉ង់កាណាតជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្មខ្លាំង ហើយអាចត្រូវបានប្រើអស់ដោយសារប្រតិកម្មជាមួយសារធាតុសរីរាង្គក្នុងបរិមាណតិចតួច ដែលធ្វើឱ្យព្រំមុខរបស់វាឈប់ទៅមុខ ឬបាត់ពណ៌។ មេទីឡែនខៀវអាចចូលរួមប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម-រេដុកម្ម ហើយអាចស្រកពណ៌ក្រោមពន្លឺ ឬក្នុងលក្ខខណ្ឌរេដុកម្ម; គីមីអុកស៊ីតកម្ម-រេដុកម្មរបស់មេទីឡែនខៀវ និងទម្រង់រេដុកម្មគ្មានពណ៌របស់វា ពន្យល់អាកប្បកិរិយានោះ។

កំណត់សម្គាល់ខ្លីអំពីសារធាតុរំលាយ៖ រន្ធទាំងពីរក្នុងការបង្ហាញស្តង់ដារប្រើសូលុយស្យុងទឹក។ ប្រសិនបើនីតិវិធីណាមួយប្តូរសារធាតុរំលាយ សូមពិនិត្យមគ្គុទ្ទេសក៍អំពីភាពរលាយ និងការរៀបចំសូលុយស្យុង ជាមុន ព្រោះភាពរលាយ និងការប្រមូលផ្តុំជាក្រុមប្រែប្រួលតាមមជ្ឈដ្ឋាន។

សន្លឹកកត់ត្រាការសង្កេតក្នុងថ្នាក់រៀន

ចម្លងតារាងនេះទៅក្នុងសៀវភៅកត់ត្រា ឬបោះពុម្ពមួយជួរដេកសម្រាប់រន្ធនីមួយៗ។ ការប្រើតារាងមួយសម្រាប់ចាននីមួយៗជួយឱ្យការកត់ត្រាការពិសោធន៍ស្ទួនមានភាពត្រឹមត្រូវ។

សម្រាប់ការវិភាគ គូរក្រាបការេនៃកាំមធ្យមធៀបនឹងរយៈពេលកន្លងផុតសម្រាប់រន្ធនីមួយៗ ហើយប្រៀបធៀបមេគុណទិស ដោយបញ្ជាក់និយមន័យគែមនៅជាប់ក្រាប។ ប្រសិនបើបង្ហាញខ្សែកោងទាំងប្រាំមួយជាមួយភាពខុសគ្នារវាងវា សិស្សនឹងមើលឃើញភាពប្រែប្រួលជាទិន្នន័យ ជាជាងជាអ្វីដែលត្រូវខ្មាសអៀន។

សុវត្ថិភាពជាផ្នែកមួយនៃនីតិវិធី៖ ពាក់ស្រោមដៃ និងឧបករណ៍ការពារភ្នែក ព្រោះមេទីឡែនខៀវធ្វើឱ្យប្រឡាក់ស្បែក និងសម្លៀកបំពាក់ ហើយប៉ែម៉ង់កាណាតជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្មដែលធ្វើឱ្យប្រឡាក់ និងរលាក។ កុំឱ្យសូលុយស្យុងចូលមាត់ ធ្វើការនៅលើថាស ហើយបោះចោលចាន និងអង្គធាតុរាវតាមប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងសំណល់គីមីរបស់សាលា ជាជាងចាក់ចូលអាងលាង។

ប្រយោគដែលគួរកត់ត្រា

ក្រោមលក្ខខណ្ឌអាហ្គារ កំហាប់ និងសីតុណ្ហភាពទាំងនេះ ព្រំមុខប៉ែម៉ង់កាណាតដែលអាចមើលឃើញជាធម្មតារីករាលដាលលឿនជាងព្រំមុខមេទីឡែនខៀវ។ នេះស្របនឹងការដែលប៉ែម៉ង់កាណាតមានមេគុណសាយភាយប្រសិទ្ធធំជាង ជាចម្បងដោយសារអ៊ីយ៉ុងរបស់វាដែលមានទឹកភ្ជាប់មានទំហំតូចជាងយ៉ាងច្រើន ហើយវាមិនប្រមូលផ្តុំជាក្រុម ឬភ្ជាប់ជាមួយអាហ្គារដូចមេទីឡែនខៀវទេ។ ម៉ាសម៉ូលេគុលមានសហសម្ពន្ធជាមួយភាពខុសគ្នានៃទំហំនោះនៅទីនេះ ប៉ុន្តែម៉ាសតែមួយមុខមិនកំណត់អត្រាសាយភាយក្នុងអង្គធាតុរាវ ឬជែលទេ។

ថ្នាក់រៀនដែលកត់ត្រាប្រយោគនោះបានរៀនពីរយ៉ាង៖ ការពិតមួយអំពីអ៊ីយ៉ុងមានពណ៌ពីរ និងទម្លាប់សួរថាការបង្ហាញមួយវាស់វែងអ្វី មុននឹងជឿលើអ្វីដែលវាហាក់ដូចជាបង្ហាញ។