حل المسائل التدريبية لدرس خصائص الموائع (الجزء الأول ) – حالات المادة

الثلاثاء، 19 سبتمبر، 2017


بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

حل المسائل التدريبية لدرس خصائص الموائع (الجزء الأول ) – حالات المادة

مسائل تدريبية :

1. إذا كان الضغط الجوي عند مستوى البحر يساوي 1.0 x 105 Pa تقريبا , فما مقدار القوة التي يؤثر بها الهواء عند مستوى سطح البحر في سطح مكتب طوله 152 cm وعرضه 76 cm ؟

الحل :



2. يلامس إطار سيارة سطح الأرض بمساحة مستطيلة عرضها 12 cm وطولها 18 cm , فإذا كانت كتلة السيارة 925 kg , فما مقدار الضغط الذي تؤثر به السيارة في سطح الأرض إذا استقرت ساكنة على إطاراتها الأربعة ؟

الحل :



3. كتلة من الرصاص أبعادها 5.0 cm x 10.0 cm x 20.0 cm تستقر على الأرض على أصغر وجه , فإذا علمت أن كثافة الرصاص 11.8 g/cm3 , فما مقدار الضغط الذي تؤثر به كتلة الرصاص في سطح الأرض ؟

الحل :



4. يمكن أن يصبح الضغط في أثناء الإعصار أقل 15% من الضغط الجوي المعياري , افترض أن الإعصار حدث خارج باب طوله 195 cm وعرضه 91 cm , فما مقدار القوة المحصلة التي تؤثر في الباب نتيجة هبوط مقداره 15% من الضغط الجوي المعياري ؟ وفي أي اتجاه تؤثر القوة ؟

الحل :

تتجه من داخل المنزل إلى خارجه .

5. يلجأ المهندسون في المباني الصناعية إلى وضع المعدات والآلات الثقيلة على ألواح فولاذية عريضة , بحيث يتوزع وزن هذه الآلات على مساحات أكبر . فإذا خطط مهندس لتركيب جهاز كتلته 454 g على أرضية صممت لتتحمل ضغطا إضافيا مقداره  5.0 x 104 pa , فما مساحة صفيحة الفولاذ الداعمة ؟

الحل :







تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^


ملخص درس خصائص الموائع – حالات المادة

الخميس، 14 سبتمبر، 2017


بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ملخص درس خصائص الموائع – حالات المادة

نبدأ على بركة الله

- كل من السوائل و الغازات تشترك في كونها موائع (أي أنها مواد تتدفق وليس لها شكل محدد) .

- الضغط في الموائع : يمثل القوة المؤثرة في سطح ما مقسومة على مساحة ذلك السطح .


- علل : أي شيء يولد ضغطا لابد أن يكون قادرا على إحداث تغيير وإنجاز شغل .
لأن الضغط قوة تؤثر في السطح .

- يعد الضغط كمية قياسية (غير متجهة) , ويقاس بوحدة الباسكال (pa) والتي تعادل 1 N/m 2 .

- لأن الباسكال وحدة صغيرة فإن الكيلو باسكال (kpa) الذي يساوي 1000 pa أكثر استخداما وشيوعا .

- بناء على نظرية الحركة الجزيئية فإن جزيئات الغاز تتحرك عشوائيا وبسرعة عالية .

- ينص  قانون بويل على أن حجم عينة محددة من الغاز يتناسب عكسيا مع الضغط المؤثر عليه عند ثبوت درجة الحرارة .

- فيمكن كتابة قانون بويل على النحو التالي :




- الصفر المطلق : هي درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز يساوي صفرا . والتي تمثل الآن الصفر بمقياس كلفن الحراري .

- تشير التجارب إلى أنه عند ثبوت الضغط فإن حجم عينة الغاز يتغير طرديا مع درجة حرارتها , وتسمى هذه النتيجة بقانون شارلز :



- إن دمج قانوني بويل وشارلز يربط بين الضغط والحرارة والحجم لكمية معينة من الغاز المثالي مما ينتج عنه معادلة تسمى بالقانون العام للغازات

القانون العام للغازات :



لكمية معينة من الغاز المثالي ,يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه مقسوما على درجة حرارته بوحدة الكلفن يساوي قيمة ثابتة .

- قانون الغاز المثالي :
للغاز المثالي , يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه يساوي عدد المولات مضروبا في الثابت R ودرجة حرارته بوحدة كلفن .



- تتمدد لغازات كلما ارتفعت درجة الحرارة . وتعرف هذه الخاصية بالتمدد الحراري .

- علل : لماذا يطفو الجليد ؟
لأنه عند رفع درجة حرارة الماء من 0C إلى 4C فإنه يتقلص بدلا من أن يتمدد . وذلك بسبب تزايد قوى الترابط بين جزيئات الماء . وانهيار بلورات الجليد وضمورها . لكن بمجرد أن ترتفع درجة حرارة الماء فوق  4˚Cيتزايد حجمه بسبب تزايد الحركة الجزيئية. والنتيجة أن الماء يكون أكبر كثافة عند ،  4 ˚Cلذا يطفو الجليد فوق الماء.

- الحالة شبه الغازية للإلكترونات السالبة والأيونات الموجبة تسمى بلازما .

- تعد البلازما حالة أخرى من حالات الموائع للمادة  .

- الفرق بين الغاز والبلازما أن البلازما لها قدرة على التوصيل الكهربائي , في حين أن الغازات ليس لها هذه القدرة , والصواعق المضيئة تكون أيضا في حالة البلازما .





تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^


شرح درس خصائص الموائع – حالات المادة

الثلاثاء، 12 سبتمبر، 2017


بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شرح درس خصائص الموائع – حالات المادة

نبدأ على بركة الله

الضغط :



في الشكل السابق نرى كوبا من الماء وبه مكعبات من الثلج . في الواقع هذا الكوب يظهر لنا حالتين من حالات الماء وهما :

الحالة الصلبة حيث أن مكعبات الثلج لها شكل ثابت وكتلة ثابتة أما الماء في الحالة السائلة فهو يأخذ شكل الوعاء الذي يحتويه . ولو أنك قمت بغلي الماء فسترى الحالة الثالثة وهي الحالة الغازية والتي ينتشر فيها بخار الماء ليملأ الغرفة .

من المهم أن نعلم أن كل من السوائل و الغازات تشترك في كونها موائع (أي أنها مواد تتدفق وليس لها شكل محدد) .

الضغط في الموائع : يمثل القوة المؤثرة في سطح ما مقسومة على مساحة ذلك السطح .


علل : أي شيء يولد ضغطا لابد أن يكون قادرا على إحداث تغيير وإنجاز شغل .
لأن الضغط قوة تؤثر في السطح .

ملاحظة : يعد الضغط كمية قياسية (غير متجهة) , ويقاس بوحدة الباسكال (pa) والتي تعادل 1 N/m 2 .

ملاحظة 2: لأن الباسكال وحدة صغيرة فإن الكيلو باسكال (kpa) الذي يساوي 1000 pa أكثر استخداما وشيوعا .

المواد الصلبة والسوائل والضغط :
عندما تقف على سطح بحيرة متجمدة فإن القوة التي تؤثر بها قدميك في الجليد تتوزع على مساحة حذائك مولدة ضغطا على الجليد (الذي يتكون من جزيئات الماء المتذبذبة ) حيث يؤثر الجليد على قدميك بقوة راسية إلى أعلى تساوي وزنك . ومن الطبعي أن تخترق سطح الماء عندما ينصهر الجليد وذلك نتيجة ضعف الروابط بين جزيئات الماء.

جزيئات الغاز والضغط :
إن الضغط الذي تؤثر به الغازات يمكن فهمه بتطبيق نظرية الحركة الجزيئية للغازات التي توضح خصائص الغاز المثالي . وعلى الرغم من أن جزيئات الغاز الحقيقية تحتل حيزا من الفراغ , ولها قوة تجاذب جزيئية , إلا أن الغاز المثالي عبارة عن نموذج جيد للغاز الحقيقي تحت ظروف معينة , بحيث يمكن تطبيق قوانينه على الغازات الحقيقية , وتكون النتائج عالية الدقة .

بناء على نظرية الحركة الجزيئية فإن جزيئات الغاز تتحرك عشوائيا وبسرعة عالية , وتخضع لتصادمات مرنة بعضها ببعض . وعندما يرتطم جزيء الغاز بسطح الإناء فإنه يرتد مغيرا زخمه الخطي , أي أنه ينتج دفعا , ويولد ضغط للغاز عند السطح بفعل الدفع الذي تؤثر به التصادمات العديدة للجزيئات .

الضغط الجوي :
يؤثر غاز الغلاف الجوي في كل سنتمتر مربع من سطح الأرض بقوة 10N تقريبا عند مستوى سطح البحر والتي تعادل وزن جسم كتلته 1kg .

يوضح الجدول التالي بعض قيم الضغط النموذجية :



قوانين الغاز :
في أثناء دراسة العلماء للغازات والضغط لاحظوا وجود بعض العلاقات المثيرة للاهتمام ,
- وكانت أول علاقة يتم اكتشافها هي  قانون بويل نسبة للكيميائي والفيزيائي روبرت بويل , والذي ينص على أن حجم عينة محددة من الغاز يتناسب عكسيا مع الضغط المؤثر عليه عند ثبوت درجة الحرارة , ولان حاصل ضرب المتغيرات المتناسبة عكسيا ثابت , فيمكن كتابة قانون بويل على النحو التالي :



- ثاني علاقة تم اكتشافها كانت من اكتشاف بويل على يد العالم جاك شارلز والذي لاحظ أثناء تبريده للغاز أن حجمه يتقلص بمقدار 1/273 من حجمه الأصلي عند انخفاض درجة حرارته علاقة خطية .

ومن الجدير بالذكر أن العالم شارلز لم يستطع تبريد الغاز إلى درجات حرارة منخفضة جدا كما يحصل في المختبرات الحديثة الآن , ولذلك قام بمد المنحنى البياني لبياناته عند درجات الحرارة المنخفضة تلك , فتبين له من ذلك أنه إذا انخفضت درجة الحرارة إلى -273 C فإن حجم الغاز يصبح صفرا . وسميت درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز يساوي صفرا بالصفر المطلق .

 الصفر المطلق : هي درجة الحرارة التي يصبح عندها حجم الغاز يساوي صفرا . والتي تمثل الآن الصفر بمقياس كلفن الحراري .

تشير التجارب إلى أنه عند ثبوت الضغط فإن حجم عينة الغاز يتغير طرديا مع درجة حرارتها , وتسمى هذه النتيجة بقانون شارلز :


إن دمج قانوني بويل وشارلز يربط بين الضغط والحرارة والحجم لكمية معينة من الغاز المثالي مما ينتج عنه معادلة تسمى بالقانون العام للغازات

القانون العام للغازات :



لكمية معينة من الغاز المثالي ,يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه مقسوما على درجة حرارته بوحدة الكلفن يساوي قيمة ثابتة .

وكما في الشكل 6-4 فإن القانون العام للغازات يختزل لقانون بويل عند ثبات درجة الحرارة ويختزل أيضا لقانون شارلز عند ثبات الضغط .



قانون الغاز المثالي :
للغاز المثالي , يكون حاصل ضرب ضغط الغاز في حجمه يساوي عدد المولات مضروبا في الثابت R ودرجة حرارته بوحدة كلفن .



حيث أن P هي الضغط و V هي حجم الغاز و n عدد المولات و R هو قيمة ثابتة ومعلومة (يتم إعطائها في المسائل) وT درجة الحرارة

ملاحظة : تتمدد لغازات كلما ارتفعت درجة الحرارة . وتعرف هذه الخاصية بالتمدد الحراري .

علل : لماذا يطفو الجليد ؟
لأنه عند رفع درجة حرارة الماء من 0C إلى 4C فإنه يتقلص بدلا من أن يتمدد . وذلك بسبب تزايد قوى الترابط بين جزيئات الماء . وانهيار بلورات الجليد وضمورها . لكن بمجرد أن ترتفع درجة حرارة الماء فوق  4˚Cيتزايد حجمه بسبب تزايد الحركة الجزيئية. والنتيجة أن الماء يكون أكبر كثافة عند ،  4 ˚Cلذا يطفو الجليد فوق الماء.

البلازما :
من المعروف أنه عند تسخين المادة الصلبة فإنها تتحول إلى سائل ومع استمرار التسخين تتحول إلى غاز ولكن ماذا يحدث إذا استمريت في تسخين الغاز ؟
إن ما سيحدث ببساطة هو ان التصادمات بين الجزيئات ستصبح كبيرة إلى حد يكفي لانتزاع الإلكترونات من الذرات , وتنتج أيونات موجبة الشحنة . إن الحالة شبه الغازية للإلكترونات السالبة والأيونات الموجبة تسمى بلازما .

ملاحظة : تعد البلازما حالة أخرى من حالات الموائع للمادة  .

ملاحظة : الفرق بين الغاز والبلازما أن البلازما لها قدرة على التوصيل الكهربائي , في حين أن الغازات ليس لها هذه القدرة , والصواعق المضيئة تكون أيضا في حالة البلازما .






تم بحمد الله


نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "



بالتوفيق للجميع ...^_^