ویژگی های فیزیکی مواد

دومین فصل از فیزیک دهم ریاضی و همچنین فیزیک دهم تجربی به مبحث ویژگی های فیزکی مواد می‌پردازد. از سال هفتم و هشتم در درس علوم تجربی با ویژگی های مواد آشنا شدید و می دانید که ویژگی های مواد به دو بخش ویژگی های فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شود.

برخی از ویژگی های فیزیکی عبارتند از: چگالی، رنگ، دمای ذوب، دمای جوش، توانایی ورقه و مفتول شدن، خاصیت کشسانی، رسانندگی گرمایی و الکتریکی و … .

در این فصل با چند ویژگی فیزیکی دیگر از مواد آشنا می شویم :

  1. حالت فیزیکی مواد : جامد، مایع، گاز و پلاسما
  2. انواع جامد : بلورین و بی شکل (آمورف)
  3. پدیدۀ پخش در مایعات و گازها
  4. نیروهای بین مولکولی: همچسبی و دگر چسبی
  5. کشش سطحی
  6. ترشوندگی
  7. اثر موئینگی
  8. شناوری
  9. اصل برنولل

علاوه بر موارد ذکر شده، در این فصل با مفهوم فشار، وسایل اندازه‌گیری و روش‌های محاسبۀ آن آشنا می‌شویم.

حالت های ماده (حالت فیزیکی مواد)

جامد

جسم جامد، حجم و شکل معینی دارد. ذرات جسم جامد به سبب نیروهای الکتریکی که به یکدیگر وارد می‌کنند در کنار یکدیگر می‌مانند. این ذرات در مکان‌های معینی نسبت به یکدیگر قراردارند و در اطراف این مکان ها، نوسان های بسیار کوچکی دارند.

جامد بلورین : جامدهایی را که در یک الگوی سه بعدی تکرار شونده از این واحدهای منظم ساخته می شود جامد بلورین می‌نامیم. فلزها، نمک ها، الماس، یخ و بیشتر مواد معدنی جزو جامدهای بلورین اند. وقتی مایعی را به آهستگی سرد کنیم اغلب جامدهای بلورین تشکیل می شوند.
جامد بی شکل (آمورف): ذرات سازندهٔ جامدهای بی‌شکل (آمورف) برخلاف جامدهای بلورین، در طرح‌های منظمی کنار هم قرار ندارند. وقتی مایعی به‌سرعت سرد شود معمولاً جامد بی‌شکل به وجود می‌آید. در این فرایند سردسازی سریع، ذرات فرصت کافی ندارند تا در طرحی منظم، مرتب شوند. بنابراین در طرح نامنظمی که در حالت مایع داشتند باقی میمانند. شیشه، مثالی از یک جامد بی‌شکل است.

مایع

مولکولهای مایع نظم و تقارن جامدهای بلورین را ندارند و به صورت نامنظم و نزدیک به یکدیگر قرار گرفته‌اند. مایع به‌راحتی جاری می‌شود و به شکل ظرف خودش درمی‌آید. فاصله ذرات سازندهٔ مایع و جامد تقریباً یکسان و در حدود یک آنگستروم است.

پدیدۀ پخش در مایعات

پخش شدن ذرات یک مادۀ جامد (یا مایع) در یک مایع را پدیدۀ پخش می‌گویند که به دلیل حرکت نامنظم و کاتوره‌ایِ (تصادفی) مولکول‌های مایع و برخوردِ دائم آنها با ذرات جامد(مثلاً نمک) است.

پدیدۀ پخش را می‌توان با انداختن چند قطره جوهر در آب و یا ریختن مقدار کمی نمک در آب مشاهده کرد. بدون هم زدن آب، مشاهده می‌کنیم که با ریختن چند قطره جوهر در آب، جوهر در مسیرهای نامطمی در آب پخش می‌شود؛ همچنین با ریختن مقداری نمک در آب، بعد از مدتی بدون هم زدن، آب شور می‌شود.

گاز

​ماده ای است که شکل مشخصی ندارد. اتم ها و مولکول های آن آزادانه و با تندی بسیار زیاد به اطراف حرکت و با یکدیگر و با دیواره های ظرفی که در آن قرار دارند برخورد می کنند.

فاصلۀ میانگین مولکول های گاز در مقایسه با اندازۀ آنها، خیلی بیشتر است. مثلاً اندازهٔ مولکول های هوا بین 1 تا  3 آنگستروم است در حالی که فاصلۀ میانگین آنها در شرایط معمولی در حدود 35Å است.

پدیدۀ پخش در گازها

پخش شدن ذرات یک ماده در یک گاز را پدیدۀ پخش می‌گویند که به دلیل حرکت نامنظم و کاتوره‌ایِ (تصادفی) مولکول‌های گاز است.

مثالی از پدیدۀ پخش، پخش شدن مولکول‌های یک عطر در اتاق است، کافی است درب یک شیشۀ عطر را باز کنیم، بعد از مدتی کوتاه، بوی عطر در تمام اتاق به مشام می‌رسد. مولکول‌های هوا به طور کاتوره ای و با تندی زیاد همواره در حرکت اند و به هنگام برخورد با مولکول‌های عطر، سبب پخش آنها می‌شود.

نیروهای بین مولکولی

نیروی هم چسبی

نیروهای بین مولکول های همسان مانند نیروهای بین مولکول های آب را نیروی هم چسبی می نامیم.

وقتی سعی می کنیم فاصلۀ بین مولکول های مایع را کم کنیم نیروی دافعه بزرگی بین آنها ظاهر می شود که از تراکم پذیری مایع جلوگیری می کند. همین طور وقتی مولکول های مایع را کمی از هم دورٔ کنیم، نیروی جاذبه بین آنها ظاهر می شود.

نیروهای بین مولکولی کوتاه بُرد هستند، یعنی وقتی فاصلۀ بین مولکول ها چند برابر فاصلۀ بین مولکولی شود، نیروهای بین مولکولی بسیار کوچک و عملاً صفر خواهند شد.

کشش سطحی

به دلیل نیروهای ربایشی که مولکول های سطح مایع به یکدیگر وارد می کنند سطح مایع شبیه یک پوستۀ تحت کشش رفتار می کند و کشش سطحی روی می دهد.

کشش سطحی ناشی از هم چسبیِ مولکول های سطح مایع است.

چرا قطره‌هایی که آزادانه سقوط می‌کنند، کروی هستند؟

به ازای حجمی معین، کره، نسبت به هر شکل هندسی دیگری، کوچک ترین مساحت سطح را دارد. به این ترتیب سطح قطره ای که آزادانه سقوط می کند مانند یک پوسته کشیده شده، تمایل به کمینه کردن مساحتش را دارد.

دگر چسبی

هنگامی که دو مادهٔ مختلف در تماس با یکدیگر قرارگیرند نیز جاذبه مولکولیِ مشابهی بین مولکول های آنها ظاهـر می شود که به آن نیروی دگـرچسبی می گوییم.

ترشوندگی

هرگاه مایعی در تماس با جامدی قرار گیرد اگر دگرچسبیِ بین مولکول های مایع و جامد از هم چسبی بین مولکول های مایع بیشتر باشد، در این صورت می گوییم مایع، جامد را تر یا خیس می کند.

ویژگی های فیزیکی مواد
ویژگی های فیزیکی مواد

از جمله ویژگی های فیزیکی مواد، چگالی، حالت فیزیکی، نیروهای هم چسبی و دگر چسبی،

ارائه دهنده دوره: Person

نام ارائه دهنده دوره: استاد عزیزی

امتیازدهی ویرایشگر:
5

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

keyboard_arrow_up