نشاط عملي يوّضح كيفية صنع المثلجات

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية صنع المثلجات المثلجات الكيمياء

– الأهداف:

1. معرفة كيفية خفض درجة حرارة الجليد.

2. تغيير حالة المواد المختلفة لصنع مواد جديدة.

3. صنع بعض المثلجات اللذيذة.

 

– الأدوات التي تحتاجها:

1- كوبان من الحليب أو الكريمة الخفيفة (التي تضاف عادة إلى القهوة)

2- كيس بلاستيك محكم الإغلاق من النوع المستعمل لحفظ السندويش (الشطائر)

 

3- ربع كوب من السكر

4- مقدار ملعقتين من صلصله الشوكلاته أو عصارة الفانيلا

 

5- 4 أكواب من الجليد

6- نصف كوب من الملح

 

7- كيس بلاستيك كبير محكم الإغلاق مزود بسحّاب من النوع المستعمل لحفظ الأطعمة في المجمَّدة

8- شريط لاصق عريض

 

– خطوات العمل:

1- اسكب الحليب أو الكريمة الخفيفة في كيس البلاستيك الصغير وأضف إليه السكر.

 

2- أضف صلصة الشوكولاته السائلة وأغلق الكيس بواسطة السحّاب.

 

3- اعصر الكيس بيدك كي تختلط المكوّنات مع بعضها وتأكد من مزجها جيداً.

 

4- ضع كوبين من مكعبات الجليد ومقدار ربع كوب من الملح في كيس البلاستيك الكبير، ثم أضف كوبين آخرين من مكعبات الجليد وربع كوب من الملح. ضع الكيس الصغير داخل الكيس الكبير وادفعه نحو الأسفل بحيث يصبح مغطى جزئياً بمكعبات الثلج.

 

5- شدّ سحّاب الكيس الكبير لإغلاقه بإحكام ثم أبدأ برجّ الكيس بحيث يتأرجح للأمام والخلف. قد تضطر لارتداء القفازات المستخدمة في المطبخ لحماية يديك من البرودة الناجمة عن مكعبات الجليد. استمر بهزّ الكيس لمدة 15 دقيقة تقريباً.

 

6- بعد انقضاء 15 دقيقة، افتح الكيسين واستمتع بتناول المثلجات (الآيس كريم) التي صنعتها بنفسك

 

تستطيع أن تجرب كيف يمكن للملح أن يعمل على خفض درجة التجمد من خلال اتباع الطريقة التالية:

أحضر كوبين بلاستيكيين وأملأ كلاً منهما بقطع الجليد، قِسْ درجة حرارة كل كوب بواسطة ميزان الحرارة. ينبغي أن تكون درجة حرارة كل منهما 32 درجة فهرنهايت (درجة صفر مئوية).

اسكب الآن مقدار بضع ملاعق صغيرة من الملح في أحد الكوبين وحرّك الملح مع قطع الجليد لمدة دقيقة واحدة، ثم اترك المزيج لدقيقة أخرى.

كرر قياس درجة الحرارة في كلا الكوبين. كم هي درجة حرارة الكوب الذي يحوي الملح؟ بإمكانك التحقق من الفرق بين درجة حرارة الكوبين من خلال الاطلاع على قراءات ميزاني الحرارة كل دقيقة ولمدة عشر دقائق وتسجيل هذه القراءات على مخطط بياني.

 

في اي الكوبين ينصهر الجليد أولاً؟

يمكن إجراء تجربة مشابهة لاكتشاف درجة تجمد سوائل مختلفة أيضاً. أحضر ثلاثة سوائل مختلفة، مثل سائل جلي وصودا وعصير فاكهة. ضع مقدار كوب واحد من السوائل الثلاثة في أكياس مستقلة ثم أحكم سدّها وضعها في المجمِّدة.

 

تفحّص السوائل بصورة منتظمة وسجل الفترة التي يستغرقها كل سائل كي يصبح صلباً.

حاول الآن تجميد هذه السوائل باستخدام مزيج الملح والجليد كما فعلت في تجربة صنع المثلجات (الآيس كريم). هل تتجمد السوائل بشكل أسرع من خلال إتباع هذه الطريقة؟ تستطيع تسجيل نتائجك على مخطط بياني آخر.

 

– تحليل النشاط:

بعد أن صنعت المثلجات بنفسك فإن أول سؤال تبادر إلى ذهنك هو «لماذا احتجت إلى استعمال الملح طالما إن المثلجات (الآيس كريم) التي صنعتها ظلت جامدة داخل المجمدة من دون الملح؟».

الجواب هو أن درجة حرارة الماء المثلَّج (مزيج من الجليد والماء) هي 32 درجة فهرنهايت (درجة صفر مئوية)، لكن مجمِّدتك أو ثلاجتك أبرد من تلك الحرارة.

بإمكانك اختبار ذلك بواسطة ميزاني حرارة. ضع أحد الميزانين داخل المجمِّدة وسجل درجة حرارة المجمِّدة الظاهرة على ميزان الحرارة بعد ساعة.

 

ضع الآن ميزان حرارة آخر على مكعب جليد خارج المجمِّدة من أجل قياس درجة حرارة المثلَّج. قارن بين القراءتين المبينتين على ميزاني الحرارة. ينبغي أن تكون القراءة المأخوذة من ميزان حرارة المجمِّدة أقل.

إن إضافة الملح إلى الماء المثلَّج في التجربة الرئيسة جعل ذلك الماء بارداً بما يكفي لتجميد الآيس كريم.

مع أن الماء يتجمد عند درجة حرارة 32 درجة فهرنهايت (درجة صفر مئوية)، إلا أن مزيج الحليب والسكر بحاجة إلى برودة أكثر كي يتجمد، لذلك ترتب عليك إضافة الملح إلى مكعبات الثلج كي تجعل برودتها مماثلة لبرودة المجمِّدة، والمقصود بذلك أن تجعل مكعبات الثلج باردة بما يكفي لتجميد الآيس كريم.

 

تذكّر أن درجة تجمد الآيس كريم هي أقل من درجة تجمد الماء. ومن المحتمل أنك أدركت هذه الحقيقة لو أنك ببساطة صنعت الآيس كريم بوضع مزيج الحليب في المجمِّدة من دون الملح، ولكن من دون رجّ أو هزّ الكيس فإن الآيس الكريم لن يصبح رقيق القوام وخفيفاً.

تتشكل المثلجات (الآيس كريم) عندما يتجمد مزيجها المكوّن من الحليب والسكر والمنكهات أثناء تحريك المزيج أو رجّه.

 

ولو أن الجليد وُضِعَ وحده حول مزيج الحليب فإن ذلك المزيج لن يبرد كفاية كي يتجمد، لكن مزيج الملح والماء معاً خفّض درجة تجمد الجليد إلى درجة حرارة بالقدر الذي يسمح بتجمد الآيس كريم، فالماء المالح يتجمد عند درجة حرارة أقل من درجة تجمد الماء وحده.

عندما وُضِعَتْ جزيئات الملح مع جزيئات الماء التي تكوّن الجليد فإن هذه الجزيئات قامت معاً بتشكيل مادة جديدة، ألا وهي الماء المالح الذي تكون درجة تجمده أقل من درجة تجمد الماء وحده، وبالتالي سيعمل الماء المالح على تجميد الآيس كريم الذي صنعته بنفسك.

 

– استكشاف الأخطاء وتصحيحا

ما العمل إذا لم تتجمد المثلجات (الآيس الكريم)؟

ببساطة أغلق الكيسين ثم كرر عملية الهز والرج لبضع دقائق إضافية، أو استخدم كمية أقل من الحليب كي يتجمد المزيج بسرعة أكبر. وللقيام بهذه الخطوة اختصر المقادير الواردة في الوصفة إلى نصف الكمية.

وبإمكانك أيضاً أن تحاول إضافة المزيد من مكعبات الثلج والملح إلى الكيس الكبير مع التحريك للتأكد من أن الملح قد اختلط تماماً مع الجليد.

 

– جرّب المنكهات

بإمكانك صنع منكهات لذيذة الطعم وإضافتها للمثلجات، وذلك من خلال سحق بعض السكاكر وإضافتها إلى الحليب قبل إغلاق الكيس الصغير. وتستطيع أيضا إضافة بعض الملونات الغذائية كي تكسب مثلجاتك ألواناً جميلة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]