خواص السائل

خواص السائل

خواص السائل - صفحة1

الفصل السادس
خواص السائل

خواص السائل - صفحة2

إن أجزاء الجامد كما تعرف متماسكة بقوة بعضها مع بعض، فلا تتحرك أو تنزلق هذه الأجزاء بعضها على بعض، ولذلك يحتفظ الجامد بشكل وحجم ثابتين، أي إن حجمه وشكله لا يتغيران بتغيير السطح الذي يلامسه، أو الوعاء الذي يوضع فيه.

خواص السائل - صفحة3

أما الغاز، كما تعرف. فأجزاؤه مفككة أي إنها ضعيفة جداً في تماسكها، ولذلك تتحرك أجزاؤه في جميع الاتجاهات، ولا يحتفظ الغاز بحجم وشكل ثابتين. أي إن حجم الغاز وشكله يتغيّران بتغيير الإِناء الذي يملأ فيه الغاز. ولذلك يقال: إن الغاز مفكك التركيب.

خواص السائل - صفحة4

السائل فهو وسط بين الجامد والغاز، فأجزاؤه ليست مفككة كما هي الحال في الغاز، وليست متماسكة بقوة بعضها مع بعض كما هي الحال في الجامد، وإنما هي متماسكة إلى درجة تسمح لها بالتحرك أو

الانزلاق بعضها على بعض، ولذلك يحتفظ السائل بحجم ثابت فقط، ويتغير شكله كما هي الحال في الغاز بتغيّر شكل الإِناء الذي يوضع فيه. ويقال إن للسائل تركيباً وسطاً في تماسكه وثباته بين تركيب الجامد والغاز.

خواص السائل - صفحة5

فهم النظرية الحركية للمادة Kinetic theory of matter.

لماذا يبدو السائل أقل تماسكاً من الجامد؟

خواص السائل - صفحة6

لابدّ لنا لفهم خواص المادة وسلوكها من اللجوء إلى النظرية الحركية للمادة
(Kinetic theory of matter).
فالنظرية الحركية للمادة كغيرها من النظريات العلمية بنيت لتفسير سلوك المادة والأحداث والظواهر المرتبطة لها. المادة تتألف من وحدات بناء صغيرة جداً تسمى الجزيئات.

خواص السائل - صفحة7

وبموجب هذه النظرية فإن جزيئات المادة الواحدة تجذب بعضها بعضاً وهي في حركة دائمة مستمرة. ففي حالة الغاز تكون قوة الجذب بين جزيئات الغاز ضعيفة جداً ولذلك تتحرك هذه الجزيئات في جميع الاتجاهات وبحرية تامة تقريباً، الأمر الذي يكسب الغاز صفة الانتشار ولا يكون له لذلك حجم أو شكل ثابت.

خواص السائل - صفحة8

وفي حالة الجامد، فإن قوى الجذب بين الجزيئات تكون كبيرة جداً ولذلك تكون حركة الجزيئات الجامدة مقيدة جداً، فهي لا تغادر أمكنتها وإنما تهتز أو تتذبذب حولها، ولكون قوى الجذب بين الجزيئات قوية جداً فإن الجامد يبقى متماسكاً، ويحتفظ بحجم وشكل ثابتين.

خواص السائل - صفحة9

في حالة السوائل، فإن قوى الجذب بين الجزيئات قوية، ولكنها أقل قوة من قوى الجذب بين جزيئات الجامد، ولذلك لا تكون حركة هذه الجزيئات مقيدة جداً كما في الجامد، وإنما هي حركة شبه مقيّدة تنتقل عن طريقها الجزيئات

من أماكنها ولكن ضمن الحجم المحدد للسائل أما شكلها فيتغير بتغيّر الإِناء الذي يوضع فيه.
وتسمى قوى الجذب بين جزيئات المادة الواحدة بقوى التماسك (Cohesion forces).

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي)

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة1

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي):

خاصية التوتر السطحي والظواهر الناشئة عنه:

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة2

ما الذي يجعل نقطة الماء تسقط بهذا الشكل؟
هل سطح السائل الساكن مشدود ومتماسك؟ ما الذي يشده؟

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة3

سنتعرف هنا على التوتر السطحي، انظر كيف يطفو الدبوس على سطح الماء عند سقوطه بلطف بعد سحب السلك. ما الذي يجعل الدبوس يطفو بالرغم من أن الدبوس أكثف من الماء؟

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة4

إن سطح الماء يبدو متماسكاً ومشدوداً وهذه خاصية للسائل تعرف بخاصية التوتر السطحي المشدود. فوضع الدبوس على سطح الماء يتسبب في انبعاج سطح الماء ولو لم يكن سطح الماء مشدوداً لما حدث هذا الانبعاج اللطيف.

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة5

انظر كيف تتجه عيدان الثقاب للورق عندما تلامس سطح الماء والآن انظر كيف تبتعد العيدان عند ملامسة الصابون سطح الماء هذا يدل على أن سطح السائل يبدو متماسكاً ومشدوداً كما لو كان غشاء مرناً.

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة6

ما هو سبب توتر سطح السائل؟

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة7

كما تعلم أن هناك قوى جذب بين جزئيات السائل تسمى بقوة التماسك
(Cohesion force) تعمل على تماسك جزيئات السائل بعضها مع بعض.
لاحظ الجزيء (أ) المأخوذ في وسط السائل ينجذب إلى كل جزيء من جزيئات السائل الأخرى القريبة منه والمنتشرة حواليه بانتظام وعلى البعد نفسه تقريباً في جميع الاتجاهات.

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة8

ورغم كون هذا الجزيء منجذباً إلى الجزيئات الأخرى المحيطة به، إلا أن قوى الجذب المؤثرة عليه تتعادل ويلغي بعضها تأثير البعض الآخر. أما الجزيء (ب) المأخوذ من سطح السائل، فلا تحيط به الجزيئات من جميع الاتجاهات كما هي الحال بالنسبة إلى الجزيء (أ)، وتتسبب الجزيئات المحيطة به في جذبه رأسياً إلى أسفل.

التوترالسطحي للسائل (الشد السطحي) - صفحة9

وينطبق هذا على بقية الجزيئات في سطح السائل. فكل جزيء منها يبدو بفعل قوى جذب الجزيئات له كأنه مجذوب رأسياً إلى أسفل.
إن كون جزيئات سطح السائل الساكن مجذوبة رأسياً إلى أسفل بفعل جزيئات السائل الأخرى المجاورة لها يتسبب في ظهور شدّ أو توتّر في سطح السائل. ويعرف التوتر السطحي على أنه ظاهرة تنشأ عن قوى التماسك المؤثرة على جزيئات سطح السائل، مما يجعل سطح السائل يعمل كغشاء رقيق مرن مشدود.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة1

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل:

كيف يمكن لسطح السائل الساكن أن يرفع دبوساً أكثف من الماء؟
كيف تسقط قطرة الماء بشكل شبه دائري؟

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة2

لاحظ كيف يزيد الصابون قوى التلاصق ويقلل قوى التماسك بين جزيئات الماء مما يسبب شد حلقة الخيط إلى الخارج، فتأخذ الشكل الدائري.

تجربة

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة3

ظواهر ناشئة عن التوتر السطحي

الآن دعنا نرى كيف يبدو سطح السائل من حيث شكله بسبب التوتر السطحي.
لماذا تختلف أشكال قطرات السوائل عند وضعها على لوح الزجاج؟

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة4

إن قطرات السائل التي توضع على اللوحة الزجاجية تميل إلى التكوّر أي إلى أن تأخذ شكلاً قريباً من شكل الكرة. فقطرة الزئبق تبدو كرة كاملة تقريباً وبإمكانك دحرجتها على اللوحة الزجاجية بدبوس. أما القطرات من السوائل الأخرى فلا تأخذ شكل الكرة تماماً وإنما أشكالاً متكورة بعضها قريب من شكل الكرة كما في الماء، وبعضها بعيد عن شكل الكرة كشكل طاقية كما في الغول.
إن التوتر السطحي للسائل هو الذي يتسبب في جعل قطرة السائل تميل إلى التكور. فالتوتر السطحي يعمل على شدّ سطح قطرة السائل وتقليصه حتى يأخذ سطح القطرة أقل مساحة ممكنة.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة5

لماذا لا يكون شكل قطرات السوائل الأخرى (غير الزئبق) كرات تامة؟

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة6

لعلك تذكر من خبرتك أن السوائل تختلف في تبليلها للسطوح التي تصب عليها أو تلامسها. فالماء يبلل يدك عندما تلمسه، كذلك الغول، وغير الماء والغول الكثير من السوائل، أمّا الزئبق فلا يعلق بيدك ولا يبللها. إن تبليل السائل للسطح يعني أو يدل على وجود قوى جذب بين جزيئات السائل وجزيئات السطح الذي يلامسه. وهذه القوى تسمى بقوى التلاصق: (Adhesion forces).
إن قوى التلاصق هذه تعمل على إلصاق السائل بالسطح أي على فرش السائل، فتقاوم بذلك محاولة شد جزيئات السائل بعضها إلى بعض، أي إنها تقاوم في عملها قوى التماسك التي مرّ ذكرها لك.


  

  

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة7

وهكذا فإن السائل يؤثّر عليه نوعان من القوى: قوى تعمل على شدّ سطحه وتظهر في توتّر سطح السائل وتكويره وقوى تعمل على إلصاق السائل بالسطح الذي يلامسه أي على منع تكويره.

إن تبليل السائل لسطح ما يعتمد إذن على الموازنة بين هذين النوعين من القوى. فعندما تتغلب قوى التماسك كثيراً على قوى التلاصق، أي عندما تكون قوى التماسك كبيرة جداً بالمقارنة مع قوى التلاصق، يبدو كأن السائل لا يبلل السطح الذي يلامسه.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة8

أما إذا كانت قوى التماسك ليست كبيرة بالمقارنة مع قوى التلاصق، فإن السائل يبلل السطح الذي يلامسه.

ويمكننا قول الشيء نفسه بالنسبة إلى الشكل الذي تأخذه قطرة السائل. ففي حالة الزئبق تتغلب قوى التماسك كثيراً على قوى التلاصق، فتأخذ قطرة الزئبق شكل الكرة تقريباً. أما في حالة الماء فإن قوى التماسك ليست كبيرة جداً بالمقارنة مع قوى التلاصق، ولذلك تأخذ شكلاً قريباً من شكل الكرة.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة9

ظاهرة عدم استواء سطح السائل:

(ظاهرة عدم استواء سطح الماء)

كيف يكون شكل سطح كمية كبيرة من السائل؟

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة10

إن التوتر السطحي الذي ينشأ عن قوى التماسك يعمل على جعل سطح السائل يميل إلى التكور، بينما تَعْمل قوى التلاصق بين دقائق السائل والسطح الذي يلامسه على مقاومة ميل سطح السائل إلى التكور. إن الشكل الذي يأخذه السائل يتوقف على تأثير قوى التماسك والتلاصق معاً.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة11

ففي حالة الزئبق، تكون قوى التماسك بين ذرات الزئبق كبيرة جداً بالمقارنة مع قوى التلاصق بين ذرات الزئبق وجزيئات جدران الإِناء، ولذلك يميل سطح الزئبق قريباً من جدران الإِناء إلى التكوّر كما هو الحال في ميل قطرة الزئبق إلى التكوّر، وهكذا يبدو سطح الزئبق في الإِناء متحدباً. ويزداد وضوح تحدب سطح الزئبق كلما قل سمك الإِناء.


       

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة12

أما في الماء، فإن قوى التماسك بين جزيئات الماء ليست كبيرة بالمقارنة مع قوى التلاصق بين جزيئات الماء وجدران الإِناء. إن قوى التلاصق بين جزيئات الماء وجدران الإِناء قوية إلى حد أنها تجعل شيئاً من الماء يتسلق جدران الإِناء. ولذلك يظهر سطح الماء قريباً من جدران الإِناء كأنه متسلق للجدران ويكون مقعّراً.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة13

الظاهرة الشعرية:

الظاهرة الشعرية هي ظاهرة أخرى تنشأ من التوتر السطحي للسائل.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة14

إن ارتفاع (أو انخفاض) سطح السائل في الأنابيب الدقيقة (الشعرية) فوق (أو دون) مستواه يعرف بالظاهرة الشعرية.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة15

وفي الظاهرة الشعرية يزداد ارتفاع (أو انخفاض) السائل فوق (أو دون) مستواه بنقصان سُمك الأنبوب الشعري (أو قطره)، كما سبق لك أن لاحظت في النشاط السابق.
إن الظاهرة الشعرية من الظواهر التي جعلها الله في الطبيعة بحكمته وقدرته. فالنباتات تساعدها هذه الظاهرة في رفع الماء من الجذر إلى الأوراق.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة16

وتجدر الإشارة هنا إلى أن هناك ظاهرة شبيهة بالظاهرة الشعرية يرتفع السائل فيها في الأنابيب وتسمى الظاهرة الاسموزية وقد درست هذه الظاهرة في كتاب الأحياء وهي: انتقال المذيب من محلول إلى آخر يزيد عنه في التركيز عبر غشاء مسامي يفصل بين المحلولين.
فالظاهرة الشعرية منشؤها من قوى التلاصق والتوتر السطحي أما الظاهرة الاسموزية فمنشؤها اختلاف تراكيز المحاليل.

الظواهر الناشئة عن التوتر السطحي للسوائل - صفحة17

تلخيص خواص السائل

تلخيص خواص السائل - صفحة1

تلخيص الفصل السادس
خواص السائل

تلخيص خواص السائل - صفحة2

تلخيص خواص السائل

- في ضوء النظرية الحركية للمادة، يعتبر الجامد تركيباً ثابتاً ومستقراً من الجزيئات، أما الغاز فيعتبر تركيباً مفككاً من الجزئيات. أما السائل فهو وسط في ثبات تركيب جزيئاته بين الجامد والغاز.

تلخيص خواص السائل - صفحة3

- هناك نوعان من قوة الجذب بين جزيئات المادة:
الجذب بين جزيئات المادة الواحدة يسمى تماسكاً.
أما الجذب بين جزيئات المواد المختلفة فيعرف بقوى التلاصق.

تلخيص خواص السائل - صفحة4

- هناك نوعان من قوة الجذب بين جزيئات المادة:
الجذب بين جزيئات المادة الواحدة يسمى تماسك.
أما الجذب بين جزيئات المواد المختلفة فيعرف بقوى التلاصق.

- إن لسطح السائل الساكن خاصية تعرف بخاصية التوتر السطحي أو الشد السطحي.

تلخيص خواص السائل - صفحة5

- يبلل السائل سطحاً ما إذا ما كانت قوى التلاصق بين جزيئات السائل والسطح أكبر من قوى التماسك بين جزيئات السائل.

تلخيص خواص السائل - صفحة6

- يبلل السائل سطحاً ما إذا ما كانت قوى التلاصق بين جزيئات السائل والسطح أكبر من قوى التماسك بين جزيئات السائل.

- يختلف شكل سطح السائل باختلاف السائل والسطح فقد يكون محدباً أو مقعراً.

تلخيص خواص السائل - صفحة7

- يبلل السائل سطحاً ما إذا ما كانت قوى التلاصق بين جزيئات السائل والسطح أكبر من قوى التماسك بين جزيئات السائل.

- يختلف شكل سطح السائل باختلاف السائل والسطح فقد يكون محدباً أو مقعراً.

- يعتمد ارتفاع (أو انخفاض) السائل في الأنابيب الشعرية على التوتر السطحي للسائل حيث يزداد بازدياده، وعلى قطر الأنبوب حيث يزداد بنقصانه.

تمارين خواص السائل

تمارين خواص السائل - صفحة1

س1: تطفو شفرة الحلاقة على سطح الماء, وتسمى هذه الظاهرة:


ظاهرة ارخميدس

الخاصية الشعرية

التوتر السطحي


تمارين خواص السائل - صفحة2

س 2: أي من الأنابيب تحتوي الماء؟


(1)

(2)

(3)



تمارين خواص السائل - صفحة3

س 3: كلما ازداد قطر الأنبوب الشعري كلما:


ازداد ارتفاع الماء.

ازداد انخفاض الزئبق.

قل انخفاض الزئبق.


تمارين خواص السائل - صفحة4

س 4: إذا وضع قضيب من الزجاج في الماء فإنه لا يبتل لأن:


قوى التماسك أصغر من قوى التلاصق.

قوى التماسك أكبر من قوى التلاصق.

قوى التماسك تساوي قوى التلاصق.


تمارين خواص السائل - صفحة5

س 5: إن إضافة الصابون للماء تعمل على ...... بين جزيئات الماء نفسها.


زيادة قوى التماسك وتقليل قوى التلاصق.

زيادة قوى التلاصق وتقليل قوى التماسك.

زيادة المسافة.


تمارين خواص السائل - صفحة6

س 6: في الحالة الغازية تكون قوة الجذب بين جزيئات الغاز.


قوية.

متوسطة.

ضعيفة.


تمارين خواص السائل - صفحة7

س 7: تتكور قطرة الماء الساقطة من الصنبورة بسبب:


قوى التماسك.

التوتر السطحي.

قوة الجاذبية.


تمارين خواص السائل - صفحة8

س 8: صعود الماء من داخل التربة إلى سطحها مثال على:


الخاصية الشعرية.

التوتر السطحي.

قوى التماسك.


اختبار خواص السائل

اختبار خواص السائل - اختبار

إن التوتر السطحي للماء يقل بـ:


ارتفاع درجة حرارة الماء

انخفاض درجة حرارة الماء

عدم إضافة الصابون

ظاهرة شبيهة بالظاهرة الشعرية هي:


التوتر السطحي

الاسموزية

التلاصق

يزداد ارتفاع السائل في الانبوب الشعري


بزيادة قطر الانبوب

بنقصان قطر الانبوب

بانخفاض التوتر السطحي للسائل

إن قوى الجذب بين جزيئات السائل وجزيئات السطح الذي يلامسه تعرف بـ:


قوى التلاصق

قوى التماسك

قوى التوتر

على ماذا يعتمد شكل قطرة السائل؟


على نسبة قوى التلاصق إلى قوى التماسك

على زيادة التوتر السطحي

على درجة حرارة السائل

على قوى التماسك

تقل درجة تكور قطرة الزئبق عندما تزداد قوة:


التماسك بين حزيئاته

التلاصق بين جزيئاته وجزيئات السطح

التماسك والتلاصق معاً

التوتر السطحي في السائل الساكن يعمل على جعل سطح السائل


مشدوداً

منحني إلى أسفل

مستوياً

تستطيع أن ترى صورتك على سطح الماء الساكن بسبب:


الخاصية الشعرية للماء

تماسك جزئيات الماء

خاصية التوتر السطحي للماء

عند ازدياد قوة التلاصق عن قوة التماسك


يقل تبلل السطح بالماء الملامس له

يزداد تبلل السطح بالماء الملامس له

لا تتأثر السطوح الملامسة للسائل