Dve otázky

Prečo sa cukor rozpúšťa lepšie v teplej ako v studenej káve?

Na tejto otázke je asi najzaujímavejšie to, koľko nesprávnych odpovedí vedia ľudia sformulovať. Preto hádam nebude na škodu spomenúť niektoré z nesprávnych odpovedí a povedať si, čo je na nich zlé.

Nesprávna odpoveď číslo 1: Všetko (ľad, asfalt, čokoláda, ...) sa začne topiť, ak dostatočne zvýšime teplotu – a rovnaké je to s cukrom v káve. Námietka: topenie a rozpúšťanie sú dve celkom odlišné veci. Topenie znamená prechod z tuhého skupenstva danej látky do skupenstva kvapalného, rozpustenie znamená vznik roztoku danej látky v nejakej inej kvapaline 

Nesprávna odpoveď číslo 2: Čím vyššia teplota, tým väčšia rýchlosť molekúl, a teda aj rýchlosť rozpúšťania. Námietka: rýchlosť molekúl a rýchlosť rozpúšťania sú dve rôzne veci a bez ďalšieho vysvetlenia nie je vôbec jasné, prečo by mali súvisieť. Ak sa to niekomu nezdá, skúsme iný príklad s dvoma rôznymi rýchlosťami. Rýchlosť, s akou sa krava pasie, je niečo iné, ako rýchlosť, ktorou sa krava pohybuje. Ak by bola logika odpovede správna, potom by sa najrýchlejšie pásli cválajúce kravy.

Nesprávna odpoveď číslo 3: Čím vyššia teplota, tým väčšiu energiu majú molekuly narážajúce do cukru a molekuly s väčšou energiou ľahšie vyrazia molekuly cukru z kryštálu. Námietka: to isté by platilo aj vo vzduchu pri rovnakej teplote (stredná kinetická energia molekúl vzduchu aj vody je daná práve teplotou), nuž, ale vo vzduchu sa cukor nerozpúšťa.

Správna odpoveď: rozpúšťanie cukru v káve úzko súvisí s vlastnosťami molekúl vody. Tieto molekuly sú silno polarizované, čo znamená, že elektrický náboj je v nich rozložený dosť nerovnomerne. Práve tento nerovnomerne rozložený elektrický náboj je zdrojom značných síl, ktorými pôsobia molekuly vody na molekuly cukru, soli, atď. Vďaka týmto silám dokážu molekuly vody obaliť a  „vytrhnúť“ jednotlivé molekuly (prípadne ióny) rozpustnej látky z ich kryštálov. (V skutočnosti je celý mechanizmus o čosi zložitejší, ale v zásade je tento popis správny). Rýchlosť rozpúšťania je teda daná najmä tým, ako často sa dostávajú voľné molekuly vody ku kryštálu a ako rýchlo odchádzajú molekuly cukru s naviazanými molekulami vody od kryštálu preč. Obidve tieto veci môžeme urýchliť tak, že zvýšime rýchlosť molekúl v kvapaline. To môžeme urobiť napríklad miešaním alebo zvýšením teploty. Obidve veci zvýšia aj rýchlosť rozpúšťania.

Dajú sa poukladať dominové kocky na šachovnicu tak, aby ju pokryli celú okrem dvoch políčok v protiľahlých rohoch? (Jedna dominová kocka pokryje dve šachové políčka.)