נוסח השאלה המקורי: מדוע קרח יבש מחליק על משטח ומדוע כאשר מצמידים מתכת לקרח יבש נשמע קול צורם? ליאור
'קרח יבש' הוא מצב הצבירה המוצק של הגז פחמן-דו-חמצני (CO2). הוא מתקבל על ידי קירור הגז לטמפרטורה של מתחת ל -78.5oC. (על התהליך הייצור המדוייק אפשר לקרוא בתשובה לשאלה כיצד מיצרים קרח יבש). כאשר קרח יבש נמצא באיזור בו שורר לחץ אוויר אטמוספרי (כמו על פני כדור-הארץ) או נמוך ממנו, ובטמפרטורה הגבוהה מ -78.5oC, הוא 'מדלג' על מצב הצבירה הנוזל, והופך ישירות לגז. לתופעה זו קוראים 'המראה'. דרך אגב, בשל תופעה זו ניתן לו השם קרח יבש – וזה בגלל שכאשר הוא מתחמם הוא אינו יוצר שלולית של נוזל, כמו קרח 'רגיל' של מים.
בשל תופעת ההמראה, כל גביש של קרח יבש שנמצא בסביבה חמה ממנו משחרר לסביבה גז. כאשר קרח יבש נמצא על משטח חם (באופן יחסי) הדופן של גביש הקרח שתבוא במגע עם המשטח החם תמריא בקצב גבוה כך שלמעשה הגביש ימצא במצב שהוא מרחף (מרחק אפסי אמנם) מעל המשטח, כך שכוח החיכוך בין הקרח היבש למשטח יהיה קרוב לאפס- וכל דחיפה קטנה או שיפוע במשטח או אפילו שיחרור הגז עצמו יובילו להחלקה של הקרח על המשטח.
(התמונות נלקחו מוויקיפדיה)
לגבי הקול הצורם בהצמדת מתכת לקרח יבש – אני חייב להודות שמעולם לא שמעתי, אבל אני יכול לחשוב על 3 אפשרויות מדוע יכול להיווצר קול:
1. אם המתכת היא פח דק, אז היא יכולה לרטוט עקב הגז שמשתרר מהקרח היבש, ומכאן הקולות.
2. אם המתכת היא פח דק, האיזור שנמצא מתחת לקרח היבש מתקרר ולכן מתכווץ, בעוד בעוד ששאר חלקי הפח נמצאים בגודלם המקורי, בשל כך הפח מתעוות ומשמיע רעשים.
3. מתכות מוליכות חום טוב, ולכן בהצמדת קרח יבש למתכת הוא מתחמם בקצב מהיר, וגם חלקים פנימיים יותר (ולא רק שטח הפנים) של הקרח מתחממים והופכים לגז, מה שגורם לגביש להיסדר, ולהשבר, תהליך שיכול להשמיע רעש (כמו פופקורן שמתפוצץ כשנוצר בתוכו לחץ גבוה של אדי מים)
מאת: ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
