עבודת חקר בחשיבה מדעית

כיצד משפיעה כמות סבון הכלים על אורך חיי בועת הסבון?

הגורמים בניסוי:

גורמים בלתי תלויים (משפיעים)- כמות הסבון (סבון כלים) ביחס ל-0.5 ליטר מים.

גורמים תלויים (מושפעים)- אורך חיי הבועה.

גורמים קבועים- כמות המים, סוג הסבון.

מהי בועת סבון?

בועת סבון הינה ברובה חלל המוקף בקרום דקיק של מי סבון. בועת סבון קיימת מכיוון שלשכבת הפנים של המים (למעשה לכל נוזל) יש מתח פנים הגורם לפני השטח לדמות יריעה אלסטית. (עובדה זו גם מאפשרת לחרקים שונים להתקדם על פני המים). מתח הפנים הוא תוצאה של הכוחות הפועלים בין מולקולות הנוזל.

מולקולה בתוך הנוזל חשה משיכה (כוח) אחיד מכל הכיוונים (מולקולות שכנות) ולכן שקול הכוחות הוא אפס.
מולקולה על פני השטח מרגישה כוחות רק מכיוון אחד (המשיכה כלפי מטה) והכוח המאזן אותם הוא התנגדות הנוזל לדחיסה. כתוצאה ממתח הפנים תיווצר בועה (כמו כדור) מכיוון ששטח הפנים של כדור הוא הקטן ביותר לנפח הנתון.

בועה המורכבת ממים בלבד לא תהייה יציבה. הסבון מוריד את מתח הפנים של המים ולכן מייצב את הבועה, בנוסף הסבון גם מעכב את אידוי הנוזל ולכן מאריך את חיי הבועה.

תכנון הניסוי

- ראשית, אני אשים בכל דלי 0.5 ליטר מים , לאחר מכן אשים בדלי הראשון כוס אחת של סבון מסוג סבון כלים (בכל הדליים יהיה את אותו סוג של סבון אך לא אותה כמות!), בדלי השני יהיו 2 כוסות של סבון ובדלי השלישי יהיו 4 כוסות של סבון.

לאחר מכן אני אנפח 3 בועות סבון מכל התערובות שיצרתי (על מנת ליצור תוצאות אמינות), ובעזרת סטופר אני אמדוד את הזמן של כל בועה הנמצאת באוויר עד שהיא תתפוצץ , ואכתוב את התוצאות.

התוצאות בטבלה

Big image

התוצאות בגרף

Big image

על פי התוצאות:

· בתערובת סבון שבה יש 1 כוס סבון, ממוצע אורך חיי הבועה הוא 7.24 שניות.

· בתערובת סבון שבה יש 2 כוסות סבון, ממוצע אורך חיי הבועה הוא 5.61 שניות.

· בתערובת סבון שבה יש 4 כוס סבון, ממוצע אורך חיי הבועה הוא 3.54 שניות.

Big image

מסקנות

- לפי הניסוי, ניתן להסיק שכמות הסבון הטובה ביותר מבין שלושת הכמויות שמוצגות בניסוי היא תערובת סבון שיש בה כוס סבון אחת לחצי ליטר מים, הממוצע של אורך חיי הבועות שנוצרו היה 7.24 שניות. בדלי בו היה הסבון היו גם חצי ליטר מים – ומכאן נובע שהיחס בין כמות המים (500 מ"ל)לכמות הסבון (250 מ"ל) הוא 2:1 – על כל 2 מ"ל מים יש מ"ל אחד של סבון. לפי מקורות מידע אחרים, היחס שצריך להיות בבועות סבון הוא שעל כל 3 יחידות מים יש יחידה אחת של סבון (3:1). ולכן, זוהי הכמות הטובה ביותר מבין שלושת הכמויות האחרות שמוצגות בניסוי.

- מסקנה נוספת מן הניסוי היא שכמות של 4 כוסות סבון (1000 מ"ל= ליטר) בתוך חצי ליטר מים ליצירת הבועות איננה טובה ורצויה. ממוצע אורך חיי הבועות שנוצרו היה 3.54 שניות. היחס בין כמות המים לכמות הסבון בדלי היה 1:2 , זאת אומרת שעל כל מ"ל של מים היו 2 מ"ל של סבון, תוצאה זו הפוכה מן התוצאה של התערובת בעלת כוס 1 של סבון שהיא התערובת הטובה ביותר , ולכן, ניתן להסיק שתערובת זו איננה טובה ליצירת בועות סבון.

הסבר מדעי

- סבון הכלים בו השתמשתי בניסוי מבוסס על תרכובות מלח וחומצת שומן, במולקולות הסבון יש קצה הידרופובי (שונא מים) שמבוסס על חומצת השומן, וקצה הידרופילי (אוהב מים) שמבוסס על מלח. הקצוות ההידרופוביים של המולקולות נקשרים לשומן שבלכלוך ואילו הקצוות ההידרופיליים פונים החוצה ונקשרים למולקולות המים וכך סבון הכלים מייצב את הבועה בצורה טובה מאוד.

Big image

מגיש: תומר לוי, ח'2