أكتشف بنفسك : الصفحة الرئيسية > تبادُل > مواد و خامات > سؤال/ جواب
لماذا يكون سطح الماء مستويا وأفقيا؟
٢٦/٠٥/٢٠٠٣
تاريخ
 
سؤال من
 

نلاحظ عند مشاهدتنا لزجاجة بها ماء أن مستوى الماء أفقي. ثم عند إمالة نفس الزجاجة يبقى مستوى الماء أفقيا. فما الشرح العلمي لذلك؟

 

 
 
٢٧/٠٥/٢٠٠٣
تاريخ
 
إجابة من
 
  • إذا تناولنا حجما صغيرا من الماء بالماء الموجود بالزجاجة، فإنه يخضع لقوتين: وزنه والذي يوافق قوة رأسية والقوى التي تربطه بباقي الماء.
  • يمكن القيام بنفس الحساب الختامي لكل جزئ من جزيئات الماء الذي يتكون منها الحجم الصغير والتي تجذب بعضها البعض، حتى وإن كانت تتحرك بسرعة كبيرة بالسائل (تتحرك الجزيئات أسرع كلما ارتفعت درجة الحرارة).
  • في غياب قوى التجاذب هذه سوف يصير الماء غازا بالظروف الاعتيادية. ولكن حتى يتحرر الماء من السائل أي ينتقل إلى الحالة الغازية فسيتعين التسخين للتغلب على ترابط السائل. ينتج هذا الترابط عن التجاذب الموجود بين جزيئات الماء والذي يكون أقوى بدرجات الحرارة المنخفضة مما يسمح بتكون الثلج.
  • وبالتالي تجذب الجاذبية الأرضية الحجم الصغير من الماء أو جزيئات الماء "نحو الأسفل" وتميل إلى "بسط" السائل على كل المساحة المتاحة. ونعلم ما كان سيحدث لو كنا ثقبنا قاع الزجاجة... فإن ترابط الماء السائل أضعف بكثير من مواجهة تأثير الجاذبية الأرضية.
  • أما إذا كان قد تم تجميد الزجاجة البلاستيكية أولا، فلن يتحرك نفس الماء في صورة الثلج عند إمالة الزجاجة مطلقا. فإن ترابط الثلج "أقوى" من تأثير الجاذبية الأرضية. تعتبر تلك الظاهرة عامة ويتم تطبيقها بكل مرة نستخدم فيها مادة يكون حجمها قابلاً للتشكل. يعد استخدام الرمال الدقيقة إلى حد ما أو الرطبة إلى حد ما، ومقارنة شراب سميك أو زيت لزج بالماء؛ مشاهدة صورٍ توضح سيل الإذابة... الخ أمثلة على هذا التنافس الموجود بين الجاذبية الأرضية والترابط بين كتلة المادة.
 
 
لماذا يكون سطح الماء مستويا وأفقيا؟

 
 
٣٠/٠٥/٢٠٠٣
تاريخ
 
إجابة من
 

يمكن اعتبار هذه المشاهدة كتعريف للحالة السائلة وفي هذه الحالة لن يكون هناك شيء يشرح... ولكن للنظر إلى الأشياء بعمق أكثر ينبغي أخذ سبب تلك الأفقية في الاعتبار وهو الجاذبية الأرضية بمعنى الجاذبية التي تمارسها الأرض على الكتلة بأكملها. فإن كل جزئ ماء يكون مجتذبا نحو مركز الأرض؛ وبالتالي تكون حالة التوازن لمليارات الجزيئات الموجودة بالزجاجة هي الحالة التي تقرب بقدر الإمكان مجموع السائل من مركز الأرض، مما يؤدي إلى سطح علوي أفقي. كما يمكننا أن نقول أنه لو كان هناك تقعيرات ومرتفعات بسطح الماء لحاولت الجزيئات التي تمثل المرتفعات الاقتراب من مركز الأرض عن طريق ملء الفجوات (وبدون الإخلال بالنظام) مما يوضح أن هذا الموقف ليس بالأمثل من وجهة نظر الطاقة، ونفس الشيء في حالة سطح مائل. ملحوظة: إن السطح الأفقي موجود أيضا في حالة الغازات حتى وإن كان في معظم الأحيان غير مرئي ويصعب تحديده؛ وهكذا فبالChamalieres بـPuy-de-Dome حيث يوجد "كهف الكلب" والذي يرجع تسميته بذلك إلى اختناق الكلاب التي تدخله على عكس الإنسان. والشرح: تركد طبقة من ثاني أكسيد الكربون وهو غاز أكثر كثافة من الهواء على ارتفاع ٥٠ سم أعلى أرض الكهف حارمة الكلاب من الأكسجين بينما يستطيع شخص معتدل الطول التنفس بسهولة أعلاها.

 
 
أدوات
© اكتشف بنفسك ٢٠٢٤