ملتقى الفيزيائيين العرب

ملتقى الفيزيائيين العرب (http://www.phys4arab.net/vb/index.php)
-   منتدى التجارب الفيزيائية. (http://www.phys4arab.net/vb/forumdisplay.php?f=19)
-   -   التوتر السطحي (http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=37607)

متفيزقة مبدعة 07-08-2009 10:04

التوتر السطحي
 
كيف تطفو الإبرة على سطح الماء ...


ظاهرة التوتر السطحي


من منا لم يسأل نفسه لماذا قطرة الماء تبقى معلقة في صنبور الماء لبعض الوقت ? و لماذا تميل السوائل لجعل سطوحها شبه كروية ? , أيضاً لم تكون بعض الحشرات قادرة أن تمشي على سطح الماء? , و كيف بإمكاننا جعل إبرة فولاذية جافة قادرة أن تطفو على سطح الماء إذا وضعت بعناية ?.

إن سبب هذه الظواهر هو الظاهرة السطحية للسوائل التي تعرف باسم التوتر السطحي

تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية ( قوى التماسك ) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض , إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة و هذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه , بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل و جزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب ( قوى التلاصق ) .

الآن و اعتمادا على ما سبق سوف نوضح الفرق بين محصلة قوى الجذب الجزيئية لجزيئات السائل في أوضاعها المختلفة سواء عند السطح أو داخل السائل .






بالنسبة للجزيئات الواقعة في داخل السائل أي على بعد عدة أقطار جزيئية إلى الأسفل من سطحه , فإن كل جزيء مثل ( A ) سوف يتأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل الأخرى من جميع الجهات و بنفس القدر تقريباً مما يعني أن جزيء مثل ( A ) سيكون متأثر بمجموعة متزنة من القوى محصلتها معدومة . أما بالنسبة لجزيئات السائل عند السطح فإن كل جزيء مثل ( B ) سوف يكون متأثر بقوى تماسك مع جزيئات السائل من الجهة السفلى و متأثر بقوى التلاصق مع جزيئات الهواء من الجهة العليا و حيث أن كثافة السوائل أكبر بكثير من كثافة الغازات لذلك فإن محصلة هذه القوى تكون في اتجاه قوى التماسك .

أي أن كل جزيء عند السطح يكون متأثراً بقوى جذب إلى الداخل ( مما يقلل من فرصة شغله موقع سطحي ) تؤدي إلى تقلص سطح السائل ليشغل أصغر مساحة ممكنة له. و هذا يفسر الشكل الشبه الكروي لفطرات السائل و يكون عندئذ سطحها أصغرياً بالنسبة لحجم معين .

و بالتالي عدد الجزيئات الموجودة على السطح أقل من جزيئات السائل , و لذلك فإن البعد المتوسط بين الجزيئات على السطح أكبر قليلاً من البعد المتوسط داخل السائل و هذا يؤدي وسطياً إلى وجود قوى تجاذبية بين جزيئات السطح و هذا يفسر وجود التوتر السطحي.

من ناحية أخرى : يلاحظ أن للجزيئات الموجودة على سطح السائل طاقة كامنة أكبر من الطاقة الكامنة للجزيئات الموجودة وسط السائل وهذا يعود إلى أنه عندما نريد جلب جزيء من السائل إلى السطح يجب كسر عدد من روابطه أي يجب بذل عمل للقيام بذلك وهذا العمل يتحول إلى طاقة كامنة داخل الجزيء. و لكن هذا يخالف الميل الطبيعي للأجسام لتقليل طاقتها , و يتحقق ذلك في السوائل من خلال ميلها الطبيعي لتقليل مساحة سطحها إلى أقل قدر ممكن حيث يبرهن رياضياً أن ذلك يتحقق عندما يكون شكل السطح كروياً .



و الآن لنعرف التوتر السطحي ( γ ) لسائل : القوة المؤثرة في وحدة الطول في سطح بزاوية قائمة على أحد جانبي خط مرسوم في السطح . في الشكل المرسوم سابقا يمثل [ AB ] خطاً مرسوماً طوله ( 1 m ) على سطح سائل يقاس التوتر السطحي (γ ) بوحدة ( N/m ).



المصادر :
1- كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتور شمس الدين علي ) .
2- كتاب الفيزياء العامة 1 ( الدكتورين : زكريا حسني ظلام و أيمن كسيبي ) .

mafia 08-08-2009 10:27

رد: التوتر السطحي
 
أشكرك عزيزتي على المعلومات القيمة
موفق بإذن الله ... لك مني أجمل تحية .

متفيزقة مبدعة 08-08-2009 10:53

رد: التوتر السطحي
 
اقتباس:

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة mafia (المشاركة 341368)
أشكرك عزيزتي على المعلومات القيمة
موفق بإذن الله ... لك مني أجمل تحية .

العفوو اختي

شكرا لك على المرور:a_plain111:

الوااافي 09-09-2009 09:40

رد: التوتر السطحي
 
مشكورة أختى متفيزقة على الموضوع الرائع

متفيزقة مبدعة 10-09-2009 08:50

رد: التوتر السطحي
 
اقتباس:

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة الوااافي (المشاركة 348995)
مشكورة أختى متفيزقة على الموضوع الرائع

قراءتك للموضوع وتواجدك هو الاروع شكرا لك

الحارث 24-09-2009 18:37

رد: التوتر السطحي
 
بارك الله فيك وجزاك خيرا

متفيزقة مبدعة 24-09-2009 19:46

رد: التوتر السطحي
 
اقتباس:

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة الحارث (المشاركة 353102)
بارك الله فيك وجزاك خيرا

وبارك اله فيك شكرا لمرورك:a_plain111:

معلمه طموحه 27-08-2011 01:34

رد: التوتر السطحي
 
شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .

nuha1423 27-08-2011 11:25

رد: التوتر السطحي
 
سلمت يداك بارك الله فيك وجزاك خيراً


الساعة الآن 14:12

Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2025, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir