دوشنبه ۰۷ فروردین ۱۳۹۶

تبلیغات

مروری بر پدیده فیزیکی انبساط و انقباض آب برای دانش آموزان

danesheroz1 آذر ۲۸, ۱۳۹۲ ۴
مروری بر پدیده فیزیکی انبساط و انقباض آب برای دانش آموزان

دانش روز: انبساط و انقباض دو پدیده‌ی فیزیکی است که در اثر گرفتن و یا از دست دادن حرارت صورت می‌گیرد

به گزارش دانش روز،  ما در زندگی روزمره فراوان با این پدیده رو به‌ رو می‌شویم و در صنعت نیز کاربردهای زیادی دارند. در این میان آب خاصیتی متفاوت در این پدیده نشان می‌دهد که علت آن را در این بخش بررسی می‌کنیم.

 وقتی جسمی در اثر گرما جای بیشتری اشتغال می کند و بزرگتر می شود می گوییم منبسط شده است و هنگامی که جسم در اثر سرما فضای کمتری اشغال می کند و کوچک تر می شود می گوییم منقبض شده است.

 اگر بادکنکی را به دهانه یک بطری شیشه ایی خالی ببنیدم و بطری را درون ظرف آب داغ بگذاریم بادکنک باد می شود علت این پدیده انبساط هوای درون بادکنک بر اثر گرماست اگر بطری را درون مخلوط آب و یخ بگذاریم بادکنک دوباره چروکیده می شود.

گرما حجم مواد را تغییر می دهد. این پدیده را قانون انبساط و انقباض چنین بیان می کند:

تقریبا همه مواد دراثر گرما بزرگتر و در اثرسرما کوچک تر می شوند به این واقیعت اصل یا قانون انقباض وانبساط می گویند.

البته میزان تغییر حجم مواد ( انبساط و انقباض ) یکسان نیست بلکه به نوع ماده بستگی دارد.

 ولی به طور کلی به شرح زیر است:

 پدیده های بی شماری وجود دارند که با اصل انبساط و انقباض قابل توضیح هستند از جمله: 

از خودنویس پر از جوهر در روزهای گرم جوهر تراوش می کند.

سیم های برق را بین تیرها کمی شل می بندند.

گاهی در هوای گرم لاستیک اتومبیل ها می ترکند.

انبساط و انقباض از دیدگاه نظریه مولکولی:

هنگامی که ماده ایی گرم می شود جنبش و حرکت مولکول های آن افزایش می یابد در نتیجه برخورد مولکول ها به یکدیگر بیشتر و فاصله بین مولکول ها زیادتر می شود. زیاد شدن فاصله مولکول ها از یکدیگر به افزایش حجم ماده (انبساط) منجر می شود. عکس این مطلب هم درست است یعنی وقتی ماده ایی سرد می شود جنبش مولکول ها کاهش و برخورد آن ها کم می شود در نتیجه مولکول ها به هم نزدیکتر و جسم کوچکتر (منقبض) می شود.

 

 انبساط و انقباض آب،استثناء در این قانونانبساط و انقباض آب با دیگر مایع ها متفاوت است و در آن استثناء وجود دارد. آب در دماهای بالاتر از ۴ درجه ی سانتی گراد مانند دیگر مایع ها منبسط می شود اما در بین صفر درجه و تقریبا”‌ چهار درجه ی سانتی گراد ، به جای منقبض شدن منبسط می شود. در دمای ۴ درجه ی سانتی گراد ( ۳/۹۸ )، کم ترین حجم و آب در دماهای بالاتر از ۴ درجه ی سانتی گراد مانند دیگر مایع ها منبسط می شود اما در بین صفر درجه و تقریبا”‌ چهار درجه ی سانتی گراد، به جای منقبض شدن منبسط می شود.

بیشترین چگالی (جرم واحد حجم) را دارد و ماکزیمم چگالی آن ۱ gr/cm³ است(۹۹۹۹۷۵۰/)۰, چگالی آب در دماهای دیگر از این مقدار کم تر است. به دلیل همین رفتار آب است که ابتدا سطح بالایی آن یخ می زند. اگر آب این چگالی ماکزیمم را نداشت، از پایین به بالا یخ می زد و مشکل آفرین می شد. در شکل زیر، نمودار حجم یک گرم آب و چگالی آب بر حسب دما کشیده شده است.

چرا آب استثناء است؟

هنگام انجماد آب مولکول های H۲O در یک شش ضلعی باز قرار می گیرند هر اتم اکسیژن در بلور یخ به ۴ هیدروژن وصل می شود که با ۲ اتم هیدروژن پیوند کووالانسی معمولی و با دوتای دیگر پیوند هیدروژنی تشکیل میدهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ باعث کمتر شدن تراکم آن نسبت به آب می شود. افزایش حجم باعث کاهش چگالی آب می شود. سرد شدن آب تا زیر ۴ درجه باعث کاهش تدریجی چگالی آب می شود و این نشان می دهد که در نقطه انجماد آب انتقال از یک ساختمان مولکولی فشرده و بسته به یک ساختمان باز به طور ناگهانی صورت نمی‌گیرد بلکه به تدریج و در گستره دما انجام می شود.

 با کاهش دما، مولکول های بیشتری به شکل ساختمان یخ می‌پیوندند و در دمای زیر ۴ درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد کردن غلبه کرده و با پایین آمدن دما به سمت ۰ درجه آب منبسط می شود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافت های گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط می شود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفره های سنگ ها و صخره ها باعث شکستن سنگ ها شده و ایجاد خاک های حاصلخیز می کند.

 


منبع:  تبیان – تهیه: مرتضی عرفانیان

 

پنجشنبه ۲۸ آذر ۱۳۹۲ - ۲۰:۱۵
کد خبر : 81280
بازدیدها: 1,886

۴ دیدگاه »

  1. نیوشا مهر ۱۹, ۱۳۹۳ در ۸:۱۸ ب٫ظ - Reply

    ااااااه.چه قدرتوضیح میدید…..

  2. Negar خرداد ۳, ۱۳۹۴ در ۵:۴۵ ب٫ظ - Reply

    مرسی، خیلی خوب بود.

  3. پگاه خرداد ۵, ۱۳۹۴ در ۱۱:۴۳ ب٫ظ - Reply

    من یه سوال دارم تحقیق مدرسه است لطفا پاسخ بدین انبساط و انقباض یخ زیر صفر درجه

پاسخی بگذارید »