خصائص الموائع
أهمية الموائع :
إن الموائع و القوى التي نبذلها تمكننا من السباحة و الغطس , و تمكن المناطيد من الطفو , و الطائرات من الطيران .
الضغط P:
تشترك كلاً من السوائل و الغازات في كونها موائع , و ليس لها شكل محدد .
الضغط في الموائع :
قوة الضغط تؤثر في السطح فإن أي شئ يولد ضغطاً لابد أن يكون قادراً على إنجاز شغل.
أي أن الضغط يساوي القوة مقسومة مقسومة على المساحة ----->
الضغط يعد كمية قياسية (غير متجهه )
و يقاس الضغط بوحدة باسكال (pa) و تعادل=
دائماً تكون القوة المؤثرة تكون عاموديه على المساحة ما لم تتم الإشارة إلى غير ذلك .
المواد الصلبة و السوائل و الضغط :
ــــــــــــ
جزيئات الغاز و الضغط :
عندما يرتطم جزئ الغاز بسطح الإناء فإنه يرتد مغيراً زخمه الخطي,أي أنه ينتج دفعاً ،و يتولد
ضغط للغاز عند السطح بفعل الدفع الذي تؤثر به التصادمات .
الضغط الجوي :
في كل سنتمتر مربع من سطح الأرض يؤثر غاز الغلاف الجوي بقوة مقدارها 10N ,تقريباً
و تعادل هذه القوة وزن جسم كتلته 1kg.
مثــــال 3/176 :
يجلس طفل وزنه 364N على كرسي ثلاثي الأرجل يزن 41N ,بحيث تلامس قواعد الأرجل سطح الأرض على
مساحه مقدارها 19cm2
a) ما متوسط الضغط الذي يؤثر به الطفل و الكرسي في سطح الأرض ؟
كيف يتغير الضغط عندما يميل الطفل و تلامس رجلان فقط من أرجل الكرسي الأرض ؟
قوانين الغاز:
قانون بويل :
هي أول علاقة تم اكتشافها بين الغازات و الضغط اكتشفها احد علماء القرن السابع عشر (روبرت بويل ).
ينص قانون بويل على ان حجم عينه محدده من الغاز يتناسب عكسياً مع الضغط المؤثر عليه
كما موضح بالشكل 6-3/177 فإن هناك علاقة بين الضغط و الغاز و حجمه و تتمثل في حجم الفقاعات الخارجة
من المنظًم ,حيث يزداد حجم هذه الفقاعات في اثناء ارتفاعها .
عللي تزداد حجم الفقاعات اثناء ارتفاعها ؟
بسبب نقصان الضغط المؤثر فيها من الماء.
هناك ايضاً علاقة أخرى اكتشفت بعد 100 سنه من اكتشاف بويل على يد جاك تشارلز .
في اثناء تبريده للغاز اكتشف انه يتقلص بمقدار 1\273 لكل درجه كلفن واحدة .
إذا العلاقة بين حجم الغاز و درجة حرارته علاقة خطية .
تشير التجارب إلى انه عند ثبوت الضغط فإن حجم الغاز يتغير طردياً مع درجه حرارة الغاز تسمى هذه النتيجة
بقانون تشارلز
القانون العام للغازات :
هو دمج بين قانوني بويل و تشارلز الذي يربط بين الضغط و الحرارة و حجم معين للغاز المثالي .
إذا فإن القانون العام للغازات يُختزل لقانون بويل عند ثبات درجة الحرارة .
و يُختزل ايضاً لقانون تشارلز عند ثبات الضغط .
قانون الغاز المثالي :
إذا زاد عدد الجزيئات N سوف يزداد عدد التصادمات التي تؤثر بها الجزيئات في الإناء لذا يزداد الضغط .
استنتج من ذلك ان الثابت في معادلة القانون العالم للغازيات يتناسب طردياً N .
يسمى الثابت k بثابت بولتزمان , و يساوي Pa.m^3 /K 1.48X10^-23 و بالطبع فإن N الذي يمثل عدد
الجزيئات هو عدد كبير جداً , لذلك بدلاً من استخدام N لجأ العلماء إلى استخدام وحدة تسمى مول (mol) و تُمثل
في المعادلات بالحرف (N) , و المول الواحد يساوي 6.022x10^23 من الجزيئات ,و يسمى هذا العدد بعدد
افوجادرو نسبه إلى العالم الايطالي أميديو أفوجادرو .
إن إستخدام المولات عوضاً عن عدد الجزيئات يغير ثابت بولزمان , و يختصر هذا الثابت بالحرفR و قيمة
تساوي 8.31 pa.m^3/mol.K و بإعادة الترتيب تستطيع كتابة قانون الغاز المثالي بأكثر الصيغ شيوعاً
قانون الغاز المثالي : PV = nRT
مثــــال 2/179 :
عينة من غاز الأرجون حجمها 20L و درجة حرارتها 273K عند ضغط جوي مقداره
101.3Kpa , فإذا انخفضت درجة الحرارة حتى 120K ,و ازداد الضغط حتى 145kpa
(a فما الحجم الجديد لعينة الأرجون؟
(b اوجد عدد مولات ذرات الأرجون في العينة؟
(c اوجد كتلة عينة الأرجون ,إذا علمت ان الكتلة المولية M لغاز الأرجون 39.9g/mol ؟
المعطيات :
المعط
المعطيات :
V1 =20L
P1=101.3kpa
T1=273k
R=8.31pam^3/molk
M=39.9g/mol
m=?
V2 =?
P2=145kpa
T2 = 120k
V2 = (101.3) (20) (120) /(145) (273)
=(101.3X10^3) (0.0200) / (8.31) (273)
=0.893mol
=(39.9) (0.893)
=35.6g
التمدد الأن
التمدد الحراري:
أن الغازات تتمدد كلما ارتفعت درجه حرارتها .
إذا فعندما تسخن المادة من حالتها تصبح أقل كثافة و تمتد لتملأ حيزاً أكبر .تسمى هذه الخاصية بالتمدد الحراري.
يحدث التمدد الحراري في معظم السوائل ,فعندما يسخن السوائل و تمتد هذه المجموعات بفعل الحركة الجزيئية تماماً كما تُدفع الجسيمات في المواد الصلبة فيبتعد بضعها عن بعض في اجزاء متفرقة,و عندما تتغير درجة الحرارة بصورة متساوية تتمدد السوائل بصورة أكبر كثيراً من المواد الصلبة , و لكن ليس بالقدر الذي تتمدد به الغازات .
:. لماذا يطفو الجليد ؟
في اعتقادك أن المادة تتمدد عند تسخينها فقد تتوقع أن الجليد أكثر كثافه من الماء , و في ضوء توقعاتك لابد أن يغطس الجليد في الماء!لكن الحقيقة أنه عند رفع درجة حرارة الماء من 0c إلى 4c فإنه يتقلص بدلاً من أ يتمدد ,و ذلك بسبب تزايد قوى الترابط بين جزيئات الماء .
بمجرد أن ترفع درجه حرارة الماء فوق 4c يتزايد حجمه بسبب تزايد الحركة الجزيئية و النتيجة أن الماء يكون أكبر كثافة عند 4c , لذا يطفو الجليد فوق الماء .
بمجرد أن ترفع درجه حرارة الماء فوق 4c يتزايد حجمه بسبب تزايد الحركة الجزيئية و النتيجة أن الماء يكون أكبر كثافة عند 4c , لذا يطفو الجليد فوق الماء .
البلازما :
إذا سخنت مادة صلبة فإنها تنصهر لتكون سائلاً و مع استمرار التسخين يتحول السائل إلى غاز , فماذا يحدث لو استمريت بالتسخين الغاز ؟
البلازما : هي الحالة شبه الغازيه لإلكترونات سالبة الشحنة و أيونات موجبة الشحنة .
و تعد البلازما حالة أخرى من حالات الموائع للمادة ,قد يبدو أن البلازما حالة غير شائعة ,رغم أن معظم المواد في الكون في حالة بلازما ,و الفرق المبدئي بين الغاز و البلازما ,هي أن البلازما لها قدرة على توصيل الكهرباء أما الغاز فلا .
علماً أن الصواعق المضيئة في حالة بلازما ,أيضاً إشارات نيون ,ومصابيح الفلورسنت ,و مصابيح غاز الصوديوم فإنها تحتوي جميعاً على البلازما المتوهجة
***********************
عمل الطالبة: ريناد المطيري.
مشكووره اختي
ردحذف