الشكل المحدب
24/04/2000
تاريخ
قبل القيام ببعض التجارب مع أحد فصول المرحلة الابتدائية، حيث أشارك فيها كمرافقة علمية، قمت بالاختبار أولا لدى، فقد وضعت في أنبوبة تجارب شراب، وسائل تنظيف، ومياه، وزيت، وكحول عند درجة حرارة 70 (إن ذلك هو ترتيب الطبقات، وليس الترتيب الذي أضفت به السوائل)، ثم لاحظت العديد من الظواهر. تتكون طبقة صغيرة لونها مشابه لسائل الغسيل، بين المياه والزيت، (وقد قمت بإضافة الزيت قبل آخر سائل، قبل الكحول)، وأعتقد أن هذا يرجع إلى أن سائل الغسيل، مثل كل المنظفات، يسمح بذوبان جزئي للدهون في الماء، ولكنى أريد التأكد من ذلك. ومن ناحية أخرى، فإن الحد المشترك بين الزيت والكحول، والسطح المقعر منتفخ وغير خاوي كما تعودنا أن نرى. هل هناك إجابة بسيطة على تلك الظاهرة؟
25/04/2000
تاريخ
Anonyme
إجابة من
قبل ذكر الحد المشترك بين سائلين لا يختلطان، لنرى أولا الحد المشترك بين السائل والهواء. ولنسجل تلك الخاصية للسائل، أن السائل يهدف دائما للتوازن، ولاتخاذ شكل معين بحيث يكون سطحه دائما الأدنى. تلك الخاصية تلخص الظاهرة التالية بـ "الجهد السطحي"، وتعود إلى أن الجزيئ الموجود على سطح السائل، لا يتعرض لأى تجاذب إلا من ناحية جيرانه على السطح (4 للتبسيط)، وللأقرب في السائل (إذا المجموع 5). بينما الجزيئ الموجود داخل السائل يتعرض لقوى تجاذب إضافية. ذلك الوضع يكسب جزيئات السطح ميزة خاصة، فهى تتجه من ناحية لتقليص عددهم لأدنى حد، ومن ناحية أخرى لخلق ضغط إضافي (من الناحية الداخلية حتى التجوف)، إذا كان الحد المشترك بين السائل والهواء مقبب. مثال: قطرة الماء دائرية الشكل وتمثل ضغط على منتصفها، وكذلك فقاعة ماء صابوني. في النهاية، ففي قطرة الماء، جزيئات السطح تتعامل مثل كرة مطاط ممرغية منفوخة. (درجة التشابه لا يكون أبعد من ذلك). ملحوظة: هذا مطابق للحد المشترك بين سائلين لا يختلطان
(حالة قطرة زيت في الماء). فيما يخص الحد المشترك (الملقب بالسطح المقعر) بين السائل والهواء، فإن الكل موجود داخل أنبوبة أفقية، (كلما كانت الأنبوبة ضيقة، كلما كانت الظاهرة ملحوظة). وهذا يعتمد إذاَ على التفاعل بين السائل والجدار ذي الطبيعة الجاذبة (مثال: الماء- الزجاج النظيف)، أو ذو الطبيعة الدافعة الطاردة (مثال: الماء - الزجاج الدهني، الزئبق- الزجاج، الزيت - الماء). في الحالة الأولى، (تلامس مبلل)، نلاحظ أن السطح يكون مقعراً خاوي، ويحدث ارتفاع للسائل في الأنبوبة (= ارتفاع شعري). أما في الحالة الثانية (تلامس غير مبلل)، نلاحظ أن السطح مقعر، ومنتفخ، ولايحدث ارتفاع للسائل في الأنبوبة، وأن قمة السطح المقعر سوف تتمركز تحت مستوى السائل الخارجي للأنبوبة! (إنه ينخفض!). في النهاية، يجد السائل صعوبة للدخول في الأنبوبة. وفيما يخص الحد المشترك خاصة بين الزيت- الكحول عند درجة حرارة 70، فإن هذا السطح المقعر، يوجه تجويفه من ناحية السائل الذي يمثل قوة الجذب الأضعف مع الجدار، وفي هذه الحالة فهو الزيت. وللانتهاء، يبدو أن نظريتك حول ذوبان الدهون في المنظفات لها مبرراتها. فظاهرة الجهد التوتر السطحي، وخاصية الأنابيب الشعرية، تحدث في مواقف متعددة (فقاقيع الصابون، عنكبوت الماء، الإسفنج، والنشاف، ورطوبة الحوائط، وصعود العصارة) وتمثل استخدامات (ملابس مسامها دقيقة). إذا كان هذا ذو أهمية لديك، يمكن أن أدلك على تجارب بسيطة، ومثيرة للانتباه (في حالة المياه والصابون)، لنذكر الصفات والخصائص المذكورة سابقا.
قد نجدها على الإنترنت، سوف أحاول البحث عنها في أحد الأيام!
أتمنى أن يكون ذلك الشرح قد أضاء مصباحك. أي قد يكون مفيداً. وسوف أكون مستعدا لمحاولة الإجابة على أسئلة جديدة تسببها تعليقاتي!
الشكل المحدب
27/04/2000
تاريخ
لا أفهم ما هو الغرض من تلك التجربة. هل الغرض هو إثبات أن السوائل المختلفة الكثافة تتطابق دون أن تختلط كثيرا؟ أم نحن نريد إظهار وجود سوائل تختلط (مثل الثنائي، الماء- الشراب، ماء- كحول) وسوائل لا تختلط (مثل ثنائيات الماء- الزيت، الزيت- الكحول)؟ أم نريد إثبات أن الثنائيات التي لا تختلط مثل الماء والزيت يمكن أن تعطي مظهراً من مظاهر الاختلاط عند إضافة منظف وتكوين مستحلب؟ لكل ما هو متعلق بتقبب السطح المقعر للزيت – الكحول، وهذا يرجع لأن الزيت لا يبلل الزجاج، خاصة أنه قد تم تنظيفة بالكحول. ومثل كل سائل لا يبلل وعائه (مثال الزئبق)، فالزيت يعطي سطحاً مقعراً مقبباً وصعود شعري سلبي. ذلك الشعور يقويه وجود الكحول الذي يبلل الزجاج جيدا. للكحول ميل للانسياب على الزجاج في المكان الذي لا يبلله الزيت مما يزيد من تقبب السطح. نفس التجربة عندما نقوم بها في أنبوبة من البلاستيك الشفاف (نوع متعدد أكريليك)، يعطي سطح مقعر حساس ومسطح، مما يثبت أن البلاستيك يتبلل بنفس الطريقة بالزيت- الكحول.