מבנה וקישור
Question:

איך גרגרי התירס הופכים לפופקורן ?

 מי לא הכין פעם פופקורן בבית וישב עם המשפחה לצפות באיזו שהוא סרט ? פשוט כולנו אוהבים פופקורן, אבל האם שאלנו את עצמנו איך הגרגרים הצהובים הקטנים האלה הופכים לפופקורן הלבן ?

 בעצם בתהליך הפיכת גרגרי התירס לפופקורן מה שאנו רואים הוא העמילן (סוג של סוכר _רב סוכרי) שנמצא בגרעין התירס שהפך לצבע לבן בעת "בישולו",עוד לפני הפיצוץ. גרעין התירס מכיל מים שמתחממים עם חימום הגרעין, וכשמולקולות המים מתחממות הן מתחילות לנע עד שהן נפרדות אחת מהשנייה והופכות את המים מנוזל לאדים , ולאדים הזה יש נפח גדול משל המים שהיו במצב צבירה נוזלי, ולתירס יש קליפה אטומה וקשה ובינתיים המולקולות מחפשות מקום מוצא מעמילן התירס שבגרעין והן מבקעות את הקליפה בלחץ וגוררות איתן את תכולת הגרעין, הפופקורן הלבן . 

על מנת להנות מערב מהנה, להכין פופקורן טעים ולצפות בסרט מעניין, אני מציעה לכם לצפות בסרט הבא ולענות על שאלת החקר שאחריו:

 

האם וכיצד יש השפעה למספר גרגרי התירס על זמן הפיכתם לפופקורן ?

Provide an answer by clicking on "Map" and then on "Add an Answer".



Results, Analysis and Discussion

 

ממצאי ניסוי חקר :


 

 

 

 

 

 

הצגת התוצאות שקבלנו באמצעות גרף : 


 

דיון בתוצאות :
-קודם כל שני החברים שבצעו את הניסוי , קיבלו תוצאות מתאימות ותומכות בתוצאות שאני שקבלתי  .
 -לפי התוצאות שהתקבלו אצל אורטל ודועאא שרואים אותם בטבלה, התקבל אצל שתיהן קשר : ככל שכמות גרגרי התירס עולה בסיר, זמן הפיכתם לפופקורן גם כן עולה בקשר ישיר . ההסבר המדעי לכך שככל שמספר גרגרי התירס עולה בסיר ,לוקח להם יותר זמן עד שכל הגרגרים יתחממו ויתפוצצו ויהפכו לפופקורן.  לכמות קטנה של גרגרים לוקח פחות זמן להתחמם כי החם מתחלק ומתפזר ומועבר לכמות קטנה של גרגרים ,מה שנותן למים בתוכם להפוך לאדים ולהיווצרות לחץ בפנים שגורם לפיצוץ. וככל שהכמות של הגרגרים עולה כך החום מועבר ומפוזר על עוד ועוד גרגרים מה שגורם להם לקחת זמן יותר כדי שכולם יתחממו ויתפוצצו . וכמובן כפי שציינו במהלך הניסוי שהטמפרטורה וכמות השמן ונפח הסיר קבועים אז אותה כמות של חום בכל פעם תתחלק על מספר שונה של גרגרים וזה מה שגורם שזמן הפיכתם לפופקורן ישתנה. 

מסקנה :
רואים לפי התוצאות שהתקבלו בטבלה ובגרף , שככל שגדלה כמות גרגרי התירס בתוך הסיר ,  זמן הפיכתם לפופקורן עולה , כלומר קיים קשר ישיר .

הסבר מדעי לתופעת הפופקורן :
גרעין התירס מורכב בעיקר מעמילן ומים ומוקפים במעטפת חיצונית קשה צהובה .  כאשר מחממים את השמן אז הטמפרטורה שלו עולה והוא מעביר את החם לגרגרי התירס, וכתוצאה מהטמפרטורה העולה הלחות והמים הנוזלי שבתוכם מתחילים להתחמם לאט לאט  והופכים לאדים (גז) אבל בגלל הלחץ של הקליפה זה גורם להיווצרות לחץ שמתגבר בתוך הגרעין עצמו ועל דופן הגרעין כך שבסופו של דבר משתחררים אדי המים בפיצוץ גדול והופכים את פנים הגרעין החוצה שזה  בעצם העמילן .
 מה שאנו רואים הוא העמילן שבגרעין התירס שהפך לצבע לבן בעת "בישולו",עוד לפני הפיצוץ. גרעין התירס מכיל מים שמתחממים עם חימום הגרעין,וכשמולקולות המים מתחממות הן מתחילות לנע עד שהן נפרדות אחת מהשנייה והופכות את המים מנוזל לאדים, ולאדים יש נפח גדול משל מים במצב הנוזלי ולתירס יש קליפה אטומה וקשה ובינתיים המולקולות מחפשות מקום מוצא מעמילן התירס שבגרעין מבקעות את הקליפה בלחץ וגוררות איתן את תכולת הגרעין, הפופקורן הלבן . האדים הוא זה שמקנה לעמילן את צורת המניפה האוורירית שלו.

 

 

 

 



Comments:
1.  Maoz Shiri (29.05.2018 pm 11.48.48)
האם וכיצד יש השפעה למספר גרגירי התירס על זמן הפיכתם לפופקורן - הערכת עמיתים שירי מעוז

שלום רב,

הנושא שבחרתן לבצע עליו את שאלת החקר והניסוי מאוד נחמד ומתאים בהחלט לתלמידי חטה"ב [חיזוק חיובי]. דרך ההצגה כוללת הקדמה, הסבר, סירטון להמחשת הניסוי ודיון בתוצאות, שתורמים כולם להבנה הכללית, תוך שימוש בהסברים המתבססים על התופעות המדעיות שמתרחשות בתהליך [הצהרה טכנית]. עם זאת, לא ציינתן איך ביצעתן את הניסוי מבחינה טכנית [הצהרה סמנטית]. האם כל קבוצה נבדקת הוספה מחדש לסיר והתחלתן את התהליך מההתחלה כשהסיר נקי ושטוף (ומקורר)? האם כל פעם הוספתן עוד 5 גרגירים ומדדתן את פרק הזמן זבו הגרגירים הנוספים בחימום הופכים לפופקורן? כל הפרטים האלה מאוד חשובים מאחר שכל אחד מהם יכול להיות גורם שישפיע על משך הזמן הנמדד, שבו הגרגירים בסיר הופכים לפופקורן [אימות לא תקף].

התהליך בו גרגירי התירס הופכים לפופקורן, באמת מתרחש הודות לתהליך שינוי מצב הצבירה של מולקולת מים, שנמצאת בתוך גרעין הפופקורן, תהלך שנקרא- רתיחה. למען האמת סוג כזה של תהליך נקרא - תהליך פיזיקלי, בו החור לא משתנה, אלא משנה רק את מצב הצבירה [הצהרה סמנטית].

כאשר הנושא נלמד בבתי הספר, תלמידים רבים מתבלבלים ולא מבינים "איך החומר לא משתנה? הרי לא ניתן להחזיר פופקורן למצבו הקודם". אבל כאשר מסתכלים על הגורם שמוביל לפיצוץ הגרעין, טיפת המים, זהו הגורם שמוביל לשינוי. המים הם אלה שעוברים את השינוי הפיזיקלי, הלחץ הגדול שמולקולות המים, במצבן הגזי, מפעילות על דפנות הקליפה, גורם להיווצרות סדקים ואז ליציאת העמילן החוצה עד לכדי התפרצות. ואת זה הסברתן יפה בחלק המדעי [אימות תקף].

הידעתן שגם העמילן עובר תהליך פיזיקלי? העמילן ,כפי שציינתן הוא רב-סוכר, מונח כללי המתאר מולק' מהסוג הזה הוא פולימר, חומר שבנוי מהרבה יחידות מבנה. הנושא הזה שחקרתן מהווה מוקד התעניינות בקרב חוקרים רבים שרצו לבדוק כיצד מתרחש תהליך יצירת הפופקורן, אפילו עד לכדי פירסום מאמר בנידון: 

"Popcorn: Critical Temperature, Jump and Sound", Virotand Ponomarenko, Journal of Royal Society Interface, 2015.

בתהליך, כאשר מגיעים לטמפ' הקריטית של 180 מ.צ. הגרעין מתפוצץ והעמילן שנמצא במצב נוזלי בתוך הגרעין, בגלל הטמפ' הגבוהות, מתקרר במהירות, כאשר הוא פורץ החוצה ומתמצק בצורות שונות. מסתבר שרק 96% מהגרגירים מתפוצצים מכיוון שקיימים גרגירים בעלי קליפה סדוקה/ פגומה שלא יכולים לעבור את התהליך, כך שלמרות החזרתיות בתוצאות שהתקבלו בניסויים השונים, יכול להיות גם מצב שבו הגרעין לא מתפוצץ וזה לא בגלל זמן החימום אלא בגלל הקליפה הפגומה [הרחבה מידעית].

ברצוני להתייחס גם לניסוח עצמו של שאלת החקר: בדרכ' נהוג להשתמש במינוח "האם וכיצד" כאשר בניסוי עצמו קיימת "קבוצת ביקורת", קבוצה שבה כל תנאי הניסוי זהים ואשר לא כוללת את השינוי הנבדק. במקרה הזה, קבוצת הביקורת היא סיר ללא גרעינים, אך מאחר שאנו יודעים שבמצב כזה לא יקרה כלום, באמת אין טעם לכלול. ולכן מראש עדיף לנסח רק לפי: "כיצד מספר גרגירי התירס ישפיעו על זמן הפיכתם לפופקורן בחימום?" [הרחבה מידעית].

לסיכום, הנושא שבחרתן מאוד מעניין מכיוון שכולל בתוכו היבטים בנושאים מדעיים רבים. בהתייחסות האחרונה לתוצאות שאני קיבלתי, ששונות באופן די ניכר מהזמנים שאתן מדדתן, בהנחה ונעשו באותו האופן, זה יהיה מעניין לבדוק אם "כיצד שטח הפנים של הסיר / סוג הסיר משפיע על זמן הפיכת הגרגירים לפופקורן?" [הרחבה הצעתית].

בברכה,

שירי מעוז.

2.  Maoz Shiri (30.05.2018 am 11.38.32)
פופקורן בכפר תבור - בהמשך לתגובה הרשומה



History of edits
Edited BY: Nariman akari Edit Date: 2017-01-02 20:25:55
Edited BY: Nariman akari Edit Date: 2017-01-02 20:25:06
Edited BY: Nariman akari Edit Date: 2017-01-02 20:17:16
Created By: Nariman akari Edit Date: 2017-01-02 20:14:25
More Interactive Questions that might interest you In Chemistry