خوش آمدید

جستجو

تبلیغات





حالت اگريگاتی مواد

        

    باارتباط به شرايط خارجی (درجه حرارت وفشار) تقريباً تمامی مواد به يكی ازسه حالت اگريگاتی يافت ميشوند .

    درمواد جامد ماليكولها (اتم هاو آيونها ) خيلی نزديك هم واقع بوده وقوه جاذبه بين ماليكولها بسيارزياداست به همين لحاذاست كه جسم جامد شكل وحجم خودرا حفظ ميكند وبرای تغيرشكل وحجم آن بايد مقدارزياد قوه به مصرف برسد. دراجسام جامد ماليكولها اتمها وآيونهای تشكيل دهنده آن حالت منظم داشته وذرات آن دريك حدمعين دارای حركات نوسانی ميباشد .

    درجه كه درحالت مايع باشد فاصله بين ماليكولها نسبت به جامدات زيادتراست بنابرآن قوه جاذبه بين ماليكولها نسبتاً كمتربوده با آن هم كافی است تاازنگاه ساختمان حالت مايع يك حالت بين البينی‌ بين حالت جامد با ساختمان كرستلی كاملاً معين وحالت گاز كه دارای ساختمان معين نبوده وحركت ذرات آن نامنظم است داراست ازهمين لحاذ است كه مايعات ازيك طرف دارای حجم ميعن بوده وازطرف ديگردارای شكل معين نميباشد. مشخصه اول مايعات را برجامدات ومشخصه دوم به گازات نزديك ميسازد ومايعات به آسانی شكل خودرا تغير ميدهند بطورمثال همينكه آبرا ازيك ظرف به ظرف دومی بريزانيم شكل همان ظرف را اختيار ميكند كه اين خاصيت مايعات بنام سياليت يادميگردد .

    ماليكولهای مايعات ميتوانند درقسمت سطحی خود قوه جاذبه بين ماليكول هارابرطرف نموده وبشكل بخار درآيند هرقدركه درجه حرارت مايعات كمترباشد به همان اندازه درجه بی نظمی آن كمتر بوده وازنگاه ساختمان به اجسام جامد نزديكتر ميشود.

    ما ليكولهای گازات بحالت يك حركت انتقالی قرارداشته ودراثراين حركت ماليكولها يكی بديگری تصادم ميكنند لاكن درنتيجه اين تصادم ماليكولها دفعتاً ازهمديگر متفرق ميشوند حجمی كه توسط گازات اشغال ميشود دارای وزن بوده مگر هيچگاه قسمتی ازظرف را كه قرار دارند اشغال نكرده بلكه همه ظرف رااشغال مينمايد بناً گازات داری حجم وشكل معين نيستند. ازاينكه فاصله بين ماليكولهای گازات نسبت به جامدات خيلی ها زياد است قابليت تراكم درآنها ديده ميشود تمامی مواد نميتوانند به هرسه حالت اگريگاتی موجود باشندمگربعضی از آنها ميتوانند فقط به يك يك يا درحالت اگريگاتی موجود باشند بطورمثال كلسيم كاربونيت ونشايسته تنها بحالت جامد يافت ميشوند. وعملاً امكان اين ميسرنيست كه مواد مذكوررحالت مايع وياگازيافت شوند. چنانچه درصورت حرارت دادن تجزيه ميگردند بعضی ازمواديكه درشرايط معين همزمان به دوياسه حالت اگريگاتی يافت ميشوند مثلاً آب به

    فشار (4.58mm Hg) 6,1 102paودرجه حرارت 0.010c به يك حالت تعادل پايدارسه حالت جامد(يخ) مايع(آب) وگاز(بخارات آب) قرارميگيردكه ميتوان چنين نوشت:           بخارات↔ آب ↔ يخ

    دربعضی شرايط بخصوص ماده ميتواند به چهار حالت اگريگاتی يافت شوند كه حالت چهارم بنام پلازما ياد ميگردد يعنی درصورتكه مواد تادرجه حرارت تقريباً هزارهاميليون درجه سانتی گراد حرارت داده شوند تشكيل گازآيونی رابنمايد كه بنام پلازما يادميشود .بصورت عموم پلازما يك مخلوط بلا انقطاع اتم ها آيون ها با چارچ مثبت الكترونها وحتی هسته های اتمی ميباشند پلازمای بادرجه حرارت تقريباً 10تا100هزار درجه حرارت سانتی گراد بنام پلازمای سرد وپلازمای باحرارت تقريباً يك ميليون درجه سانتی گراد بنام پلازمای گرم يادميشود درپلازمای گرم اتم های خنثی جداشده نميتواند بلكه تماماً ايونايزشده وبحالت هسته ها با چارچ مثبت والكترون ها درمی آيند بصورت پلازما ازنگاه چارچ خنثی است مگرهادی الكترون ها وآيونها ميباشد .

    امكان تهيه حالت پلازما درقوسهای برقی توسط چراغهای نيون ميسرميباشد. مگرحالت پلازمای ماده در ستاره وبخصوص درآفتاب زياد ديده شده است .

    حالت گازات :

     

    قوانين آيديال :- گازاتايديال موادی ساده ازحالت گازات ميباشد هرقدركه ماليكولهای گازات ازهمديگردورشوندبه همان اندازه فاصله بين ماليكول ها زيادشده وبجای ميرسد كه نميتوان قوه كشش بين ماليكولها را محاسبه نمود وروی همين اصل است كه محاسبه حجم ماليكول ها نيزناممكن ميشود چراكه با مقايسه حجمی كه گازاشغال ميكند حجم ماليكول خيلی ناچيزاست .

    گازيكه باچنين حالتی قرارداشته باشد كه نميتوان حجم ماليكول های آنرا محاسبه نمود ونه قوه جاذبه بين ماليكولهارا بنام گازآيديال ياد ميگردد .

    حالت فزيكی گازات آيديال توسط پارامترهای سه گانه درجه حرارتT فشارP وحجمV تعين ميشود. تمامی اين كميت ها بين همديگر ارتباط داشته وارتباط بين آنها بنام معادله حالت گازات يادميشود كه ازقوانين سه گانه گازات بايل ماريوت، گيلوسك، چارلس، بدست می آيد .

    هريك ازاين قوانين درنتيجه ارتباط بين دوپارامتر كه سومی آن حالت ثابت باشدبوجودمی آيد .

    ارتباط بين حجم وفشارگازات توسط عالم انگليسی (بايل) وفرانسوی(ماريوت) برقرارشد. علمای مذكوربدون ارتباط باهمديگرهمزمان قانون متذكره رابرحسب زيركشف نمودند .

    حجم يك كتله داده شده گازبه حرارت ثابت معكوساً متناسب به فشاروارده برگازميباشد .

     

     

    P1 V1 = P2 V2 = K ----------------- 2

    دراينجا K يك كميت ثابت است .

    به عين شكل ازقانون بايل ماريوت نتيجه ميشود كه : اثرحجم گازبالای فشاردرحرارت داده شده يك كميت ثابت است كه مربوط به حجم گازدردرجه حرارت داده شده ميباشد .

    حجم گازات درصورت حرارت دادن بااوجودكه حرارت كم هم باشد انبساط مينمايد. تاثيردرجه حرارت بالای حجم گازات توسط عالم فرانسوی گيلوسك تحقيق وموردبررسی قرارگرفت اين قانون چنين توضيح ميشود :

    حجم يك كتله گازبه فشارثابت مستقيماً متناسب بدرجه حرارت است. قانون متذكره بنام گيلوسك يادميشود .                          3-------------V = K T  

    دراينجا V حجم گاز T درجه حرارت و K يك كميت ثابت رانشان ميدهد درشرايط عادی رابطه 3 شكل زيررااختيارمينمايد .

    يعنی                                                  4-------------------- V0 = K T0

    دراينجا V0 حجم گازبه درجه حرارت 0Co  (273o K) وفشار (760 mm Hg )  يا (101325 Fa ) ميباشد. طوريكه ازقانون اووگدرو برمی آيد. درشرايط داده شده فوق يك مول هرگازی دارای 22.4 lit  حجم است. وتعداد ماليكولها دريك مول بنام ثابت اووگدرو (عدداووگدرو) يادميشود .

    (درسيستم  Na = 6.02  1026 SI )       Na = 6.02  1023  ازتقسيم رابطه 

     

    2-3 و 2-4 خواهيم داشت كه :                                                               

     

     

    با اختصارK درصورت ومخرج معادله حاصل ميشود كه :          

     

     

    ازاينجا V T0 = V0 T    و          

     

     

    ارتباط درجه حرارت بافشار:- هرگاه گازدريك ظرف بسته حرارت داده شود فشارآن افزايش ميابد ارتباط فشارگازات بادرجه حرارت درحجم ثابت توسط قانون ذيل ارايه ميشود :

    به حجم ثابت فشاريك كتله معين گازمستقيماً متناسب به درجه حرارت مطلق ميباشدP=K T----Ι

    دراينجا P فشارگاز Tدرجه حرارت مطلق وK يك كميت ثابت است قانون متذكره توسط يك دانشمند آمريكايی چارلس كشف وبه نام خوداونام گذاری شد. درشرايط نارمل رابطه بالا به شكل زيرتبديل ميشود P0 = K  T0 ---------- П        

    دراينجا P0 فشارگازدرشرايط نارمل T0 درجه حرارت مطلق وبرابربا 273 0 K  ميباشد.

    ازتقسيم رابطه يك ودوبا اختصارK درصورت ومخرج نتيجه ميشود كه :


    معادله تركيبی گازات ايديال :

    تا كنون حالت گازات ايديال رادرشرايط كه يكی ازپارامترهای سه گانه (درجه حرارت، فشارو حجم ) ثابت باشد موردبررسی قرارداده ايم بطورمثال هرگاه درجه حرارت ثابت باشددر آنصورت به اساس قانون بايل ماريوت فشاروحجم گازباهم رابطه برقرارميكند. به فشارثابت مطابق به قانون گيلوسك بين حجم ودرجه حرارت رابطه برقرارميشودوبلاخره موافق به قانون چارلی وحجم ثابت باتغير

    لاكن دربسياری مواردپروسه جريان ميابد كه هرسه پارامترهمزمان تغيرنموده وحالت گازات مشخص ميشود رابطه كه ارتباط همزمان پارارمترها ی سه گانه (فشار، حجم ودرجه حرارت) رانشان ميدهد بنام معادله حالت گازات ايديال يادميشود.

     

     

    درمعادله بالا كه تركيب ازقوانين بايل ماريوت وگيلوسك ميباشد كميت های( To، Po و Vo)

     

    ثابت اند. بناءً نسبت نيز يك كميت ثابت بوده وبه حرف R نشان داده

     

    ميشود.كه بنام ثابت عمومی گازات يادميگردد. باگذاشتن R به عوض درمعادله بالا خواهيم داشت كه : 

     

     

    معادله دودرمورديك مول گازصدق ميكند وهرگاه معادله مذكوررا n مول گازبه كارببريم خواهيم داشت كه :          

    معادله سوم بنام كلای پرون ـ مندليف يادميگردد. ازاينكه تعدادمول (n) را ميتوان از

     

    رابطه كتله مواد (m) باوزن ماليكولی آن (M) دريافت نمود    

     

    درآنصورت درمعادله سه بعوض n قيمت آنرا ميگذاريم معادله كلای پرون ـ

     

    مندليف بصورت نهای آن برمی‌ آيد :

     

     

    معادله كلای پرون ــ مندليف جهت محاسبه پارامترهای مختلف كه گازات يامايعات گازرا مشخص ميسازد بكارميرود كه اين پارامترها عبارتند از: P ، V ، T، m، M برای اينكه معادله كلای پرون مندليف راموردبررسی واستفاده قراردهيم لازم است تا قيمت ثابت عمومی گازات R رادريابيم .

    ثابت عمومی گازات R  بادرنظرداشت قيمت های Po ، Vo وTo  تعين ميشود. هرگاه Po فشار اتمسفيرو Vo حجم يك مول گاز 22.4 lit باشد ميتوان نوشت كه :

     

     

     

    درصوتكه فشاربه  وحجم به cm3 ارايه شود درآنصورت ميتوان نوشت كه :

     

     

     

     

    به اسا س سيستم واحد بين المللی قيمت   برابراست به :

    R= 8.313 * 103J/ mol degree                                                             

    تيوری كينتيك ماليكولی گازات :

    تيوری كينتيك ماليكولی گازات ايديال براساس فرضيه های زيرپايه گذاری‌ شده است

    1ـ ماليكولهای گازات يكی نسبت به ديگری به چنان فاصله قراردارد كه به مقايسه اين فاصله ميتوان اندازه خودماليكول ها صرف نظركرد وآنها رامانند نقاط مورد ملاحظه قرارداد كه دارای كتله معين ميباشد .

    2ـ بين ماليكولهای گاز گازايديال قوه جاذبه اجودندارد دراينصورت ماليكولها مانند گلوله های ارتجاعی درخلا تبارزكرده ودراين مورد قوانين ميخانيك قابل تطبيق اند .

    3ـ ماليكولهای گازايديال بطورمدام درحالت حركت غيرمنظم قراردارد آنها به همه جهات بحركت بوده وقيمت مطلقه سرعت آنها ميتواند خيلی متفاوت باشد ولی درحرارت ثابت كيفی سرعت متوسط ماليكولها يكمقدارثابت است دراينجا بايد سرعت متوسط حسابی و وسعت سرعت مربعوی راازهم فرق نمود .

    وسعت سرعت مربعوی را ازحاصل تقسيم مجموعه سرعت های مربعوی ماليكولهاجداگانه برتعداد مجموعه ماليكولها حاصل ميدارند.

     

     

     

    ابتدا ميتوان چنين مشاهده نمود كه درقسمت اول معادله دوم كدام كميت ثابت است. كميت ثابت اوگدروثابت بوده U2 نيزيك كميت ثابت دردرجه حرارت ثابت ميباشد به عين شكل Pv = k دردرجه حرارت ثابت نيزثابت است .

    ازمعادله اساسی گازات معادله انرجی كينتيك ماليكولهای گازات نيزنتيجه ميشود .               E = 32 RT -----Ш  ازمعادله سه برمیايد كه درجه حرارت مطلق گازآيديال معيار انرجی‌ حركی‌ ماليكولهای آن بوده ومستقيماً متناسب به آن ميباشد .

    هرقدركه درجه حرارت بيشترباشدبهمان اندازه حركت ماليكولها سريع است يعنی انرژی حركی افزايش ميابد وعكس آن باكاهش درجه حرارت انرژی حركی نيزكاهش ميابد. جهت مقايسه وسط سرعت مربعوی لازم است معادله حالت گازات آيديال بكارميرود Pv=RT---Шاطراف راست معادله دوم وچهارم سوم را مساوی قرارداده خواهيم داشت كه :

    ازاينجا U2 مساوی ميشود به

     

    دراينجا Nam كتله ماليكولی M مياشد معادله شكل ذيل رااختيارميكند.

     

    Nam=M                           

     

     

    ازمعادله شش برميايد كه وسط سرعت ماليكولها تنها مربوط به درجه حرارت وكتله ماليكولی گازات ميبا شد .

     

    گازات حقيقی :- درمبحث قوانين گازات ايديال قوه های عملی متقابل بين ماليكولها را مورد مطالعه قرارنداده ايم وهمچنان حجم ماليكولها بصورت مشخص مورد توجه مانبوده است لاكن باكاهش فوق العا ده درجه حرات وافزايش فشاراين فكتوررابايد مطالعه نمود .

    موافق به قانون بايل ــ ماريوت اثرفشار برحجم ثابت برای گازات ايديال يك كميت ثابت بوده در آنصورت Pv = constant  است .

    درقسمت گازات حقيقی ( گازاتيكه درطبيعت موجود اند ) لازم است قوه جاذبه بين ماليكولها (قوه وندروال) (قوه وندروالس) وحجم ماليكولهای گازات رادرفشار بلند ودرجه حرارت پائين بصورت مقايسوی مورد مطالعه قرارميدهيم .

    گازات حقيقی درشرايط نزديك به گازات ايديال يعنی درشرايط كه ماليكولها قوياً ازهم جدا ميشوند ( دراين وقت فشارپائين ودرجه حرارت بلند است ) بايد به پيمانه وسيعی تابع قوانين گازات ايديال باشد وعكس آن هرقدر كه اين شرايط ازشرايط گازات ايديال فرق داشته باشد يعنی هرقدركه كثافت گازات درنتيجه فشارزياد وحرارت پائين نيززياد گردد به همان اندازه از قوانين گازات ايديال انحراف ميكند .

    درصورتكه فشاربه اندازه كافی بلند ودرجه حرارت پائين باشد فاصله بين ماليكول كا هش ميابد لاكن قوه عمل متقابل بين ماليكولها آنقدرافزايش ميابد كه ماده ازحالت گازبه مايعات تبديل ميشود. چنانچه ازهمين روش جهت مايع ساختن استفاده به عمل می آيد و        كه با استفاده از آن گازات به مايعات تبديل ميشوند بنام كمپرسوريادميشود به مقصد انبساط دوباره گازات وبرطرف كردن قوه كه بين ماليكولها ی ان عمل ميكند انرجی حرارتی به مصرف ميرسد كه انرجی متذكره راگازات ازمحيط ماحول خودجذب نموده وبالمقابل دراثرجذب انرجی توسط گازمتراكم عملی نموده چنانچه كاريخچالها نيزبه اساس همين اصل استواراست .

    درسال 1823 ـ جی ـ فارادی استعمال درجه حرارت پائين وفشاربلند راجهت مايع ساختن گازات NH3CO2 ( Cl2 ) عملی نمود مگربعضی ازگازات راN2 ، H2 و O2 اوتوانست حتی به درجه حرارت فوق العاده پائين وفشارزيادمايع سازد .

    تيوری مايع ساختن گازات درسال 1860توسط مندليف اساس گذاری شد : هرگاه دارای درجه معين ميباشد كه بالاترازآن گازات مذكوربه هيچ فشاری نميتواند مايع شود واين حرارت بنام حرارت بحرانی يادميگردد. دردرجه حرارت بحرانی جهت مايع ساختن گازات فشارفوق العاده زيادی ضروراست كه بنام فشاربحرانی يادشده است وحجمی كه گازات درفشاربحرانی احتواميكند بنام حجم بحرانی ياد مينما يد .

    حالت گازات تحت فشاربحرانی ودرجه حرارت بحرانی كه دارای حجم بحرانی ميباشد بنام حالت بحرانی گاز يادميشود .

    بطورمثال: حالت بحرانی گازCO2 توسط كميت های زيرمشخص ميشود به درجه حرارت 31.3oC فشار72.9atm گازCO2 دارای حجم 0.096lit ميباشد بنا برآن CO2 درحرارت 31.3oC وفشار72.9atm به حالت مايع تبديل ميگردد. درصورتكه درجه حرارت اضافه تراز حالت بحرانی باشد درآنصورت گازCO2 به هيچ فشاری به مايع تبديل نميگردد. دراتم داده شده منحنی ارتباط بين فشاروحجم گازرا به درجه حرارت ثابت كه بنام منحنی ايزوترم يادميشود مورد بررسی قرارمدهيم :

    دراينجا ايزوترم به حرارت 10Oc مورد مطالعه قرارميگيرد دراين منحنی ميتوان سه قسمت رانشانی كرد AB ، BC و CD طوريكه درشكل ديده ميشود تنها درقسمت AB گازتابع قانون بايل ماريوت بوده يعنی حجم گازكاهش يافته ومعكوساً متناسب به فشاراست .

    درقسمتBCبه فشار ثابت حجم گازكاهش ميابد كه آن كاهش حجم مشخصه انتقال گازبه مايع ميباشد.

    درقسمت    باافزايش فشاركاهش قابل ملاحظه درحجم ديده نميشود يعنی با اوجودافزايش فوق العاده فشارگازمايع نميگرددچراكه اين مشخصه موادگازمانندنبوده بلكه مشخصه حالت مايع ميباشد.

    به درجه حرارت بسياربلند قسمت عمودی ايزوترم كه با قسمت خميده گی BC مطابقت ميكند بتدريج كاهش يافته                درحرارت 31.0oC درنقطه خميده گی (K) تبديل ميشود. ناپديد شدن قسمت افقی BC درايزوترم اينراتوضيح مينمايد كه برای هرماده چندين نقطهُ درجه حرارت موجود است كه بلند ازآن درهيچ شرايطی به مايع تبديل نميشود چنانچه نقطه (K) در منحنی ذكرشده چنين حالتی رانشان ميدهد كه بنام نقطهُ بحرانی ياد ميگردد .

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    حالت مايع مواد : مايعات ازنگاه خواص خود يك حالت بين البينی را بين گازات وجامدات اختيار ميكند مانندگازات سيال اند وحركت ماليكولها ی مايعات مشابه به گازات غيرمنظم بوده مگرحركت ماليكولها درمايعات نظربه قوه عمل متقابل كه بين آنها اوجوددارد كمتراست. قوه جاذبه بين ماليكولها به آنها اجازه نميدهد كه به فاصله زياد ازهمديگردورشوند. بنا ًُ هرماليكول مايع درمحيط فعاليت وعمل متقابل ماليكولهای مجاور خود قرارميگيرد وازهمين لحاظ است كه مايعات دارای حجم معين ميباشد هرچند كه قوه جاذبه بين ماليكولها زياداست باآن هم آنقدركافی

    نيست كه آنهارا دريك ساحه معين انتشارنگهدارد بنا ًُ مايعات يك شكل معين نبوده بلكه شكل همان ظرف رااختيار ميكند كه درآن انداخته ميشود .

    خواص مايعات بستگی به حجم ماليكولها ، اشكال وقطبيت آنها دارد يعنی مايعات كه ماليكولهای شان تشكيل قطب هارا مينمايد ازنگاه خواص خود ازماليكولهای غيرقطبی فرق ميشوند وجهت يابی ماليكولها درمركبات قطبی نظربه قطب های مخالف آنها كه درشكل ديده ميشود تنظيم ميگردد بنا برآن بين ماليكولها قوه جاذبه الكترواستاتيكی بروزميكند .

     

     

     

     

     

     

    طوريكه درشكل ديده ميشود تجمع دويا چندين ماليكول بشكل يك كمپلكس مغلق صورت ميگيرد همچنان خواص مايعات بستگی به درجه تجمع آنها دارد چراكه به مقصد شكستاندن رابطه بين ماليكولها درمايعات چون آب ، الكول و امونيای مايع باعث بلند رفتن نقطه غليان آنها شده وقابليت فرارآنهارا كم ميسازد بطورمثال ايتايل الكول ودای ميتايل ايتردارای عين فورمول ماليكولی C2H6O وعين كتله ماليكولی ميباشد حال آنكه ايتايل الكول يك ماده قطبی بوده ازجمله مايعات است كه ماليكولهای آن تجمع ميكند وبامقايسه دای ميتايل ايتركه يك ماده غيرقطبی است به درجه حرارت خيلی ها بلند تربجوش می آيد چراكه ماليكولهای دای ميتايل ايتر قابليت تجمع را ندارد .

    كشش سطحی مايعات : بعضی ازمشخصات خواص فزيكی كيمياوی مايعات را و بخصوص قوه كشش سطحی آنرا مورد مطالعه وبررسی قرارميدهيم .

    قشرسطحی مايعات ازنگاه خواص فزيكی ــ كيمياوی خودازقشرهای مجاورخود رابطرف خود كشانده وهمزمان به آن توسط تمام ماليكولهای اطراف خود به همه جهات كش ميشود بنابرآن ساحه قوه كشش هرماليكول قشرداخلی بصورت متناظرمشبوع است ومحصله قوه كشش در قشرداخلی مساوی به صفرميشود .

    موقعيت ديگری ازماليكولهای مايعات رامورد مطالعه قرارميدهيم . يعنی موقعيت ماليكولهای كه درقشرسطحی قرارداردوتنها قوه جاذبه ازطرف ماليكولهای قشرداخل به ماليكولهای قشر سطحی عمل ميكند بنا ًُ محصله قوه كشش ماليكولها درهمچو موارد مساوی به صفر نبوده به جهت پائين عمل ميكند به عين شكل ماليكولهای كه درقشرسطحی سطحی قراردارند دايماً در تحت تاثيرقوه قرارميگيرند كه آنها رابطرف داخل ميكشاند ونتيجه چنين ميشود كه سطح مايع كم شود .

     

     

     

     

     

     

     

    به ماليكولهای قشرسطحی شكل بالا قوه ارتباطی ( باالترتيب نقطه نقطه نشان داده شده است ) كه منبع انرژی اضافی ميباشد وبنام انرژی سطحی آزاد يادميشود بكارنميرود .

    كميت انرژی سطحی آزادكه بنام قوه كشش سطحی يادميگردد به علامه ( δ ) نشان داده ميشود

    بااستفاده ازقوه كشش سطحی δ راميتوان چنان كاری رااندازه گيری كرد كه برای برطرف كردن نيروی ارتباطی بين ماليكولها جهت بوجود آوردن كميت سطحی جديد لازم است. قوه كشش سطحی راميتوان بطريق تجربی محاسبه واندازه گيری نمود .

     

         A = p . h

       

        A = δ . h

     

            = A / h

     

    چوكات سيمی راگرفته مانند شكل فوق و نوار سيمی CD راطوری محكم ميكنيم كه حركت كرده بتواند به سه قسمت متحرك سيم CD قوه P محكم شده است سيم  CD رابطرف AB حركت داده وچوكات راتوسط محلول صابونی ترنموده وبصورت عمودی قرارميدهيم تحت عمل قوه P سيم CD بطرف پائين كش ميكند. بنابرآن بين سيم CD وچوكات قشری ازصابون تشكيل ميشود باتعين نمودن فاصله (h) سيم متحرك متوقف ميگردد. چراكه قوه P مساوی به قوه كشش سطحی ميگردد بنابرآن قوه (P) كاری راانجام ميدهد (A= P . h) كاريكه قوه P انجام ميدهد درلحظه تعادل مساوی به قوه كشش سطحی قشرصابونی سطح (S) كه مساوی (2Lh) است ميشود چراكه درسطح پرده صابونی قشردوطرفه تشكيل ميشود. اندازه قوه كشش سطحی بامعادله A = δ . h محاسبه ميشود دراينجا δ مساوی است به δ = A / S دراينجاA كاری است كه درسطح S ايجادميشود وδ كشش سطحی‌ رانشان ميدهد .

    كشش سطحی مايعات خالص بستگی به طبيعت ما يع ودرجه حرات آن داشته مگردرمحلول ها اين امربستگی به ماده محلل وهمچنان به طبيعت وغلظت ماده منحله دارد .

    كشش سطحی بعضی ازمايعات دردرجه حرارت 20oC درجدول زيرداده شده است .

     

     

        28.88*10-3                 بنزول                     -3

          

          63.0 * 10-3              گلسرين                22.3 * 10-3           ايتا يل الكول

      

          72.75 * 10-3              آ ب                 22.16 * 10-3           ميتا يل الكول

         

         471.6 * 10-3              سيماب                23.70 * 10-3             اسيتون

     

                                                                 27.63 * 10-3           تيزاب سركه

     

     

    طوريكه درجدول ديده ميشود سيماب يك مايع بوده دارای كشش سطحی زياد است مگرالكول ،ايتر، اسيتون وبنزول هم مايع بوده ودارای كشش سطحی كم ميباشد وبايد متذكرشويم كه قوه كشش سطحی مايعات باافزايش درجه حرارت كاهش ميابد دراينجا كشش سطحی آب را در درجات مختلف حرارت مشاهده ميكنيم .

    درجه حرارت ـــــــــ   oC                20o C         40o C         60o C         80o C

     

    10-3 N / M  ــــــــــ   δ                 75.95          69.55           66.18          62.75

     

    كشش سطحی ما يعات درنتيجه انحلال مواد مختلفه درآنها بشدت تغيرميخورد موادحل شده كشش سطحی را افزايش ويا كاهش ميدهد .

    مواديكه كشش سطحی مايع تحت تجربه راكاهش ميدهد بنام فعال كننده های سطحی يادميشود. باارتباط به آب چون الكول ها، صابون ها، پروتين هاوغيره فعال كننده های سطحی ميباشد و علاوه كردن اين مواد درآب عمليه كف كردن را آسان ميسازد مواديكه كشش سطحی مايعات رابلندميبردبنام غيرفعال كننده های سطحی ياد ميشود مثلاً ازانحلال نمك های معدنی ، قلوی ها

    وبعضی نمك های عضوی درآب كشش سطحی آب رابلند ميبرد .

    ميتودهای اندازه گيری كشش سطحی :

    میتودهای مختلف اندازه گیری کشش سطحی موجود اند که  آسانترین آنها میتود محاسبه قطرات میباشد. واین عملیه توسط آله بنام استالگمومترصورت اله مذکوردرحقیقت پپت است که دردوقسمت A و B نشانی شده است قسمت پائینی استا لگمومتردریک نل سریه داخل شده که انجام آن ضخیم وطوری تشکیل شده که قطرات مایع بصورت یکسان میگردد. این میتود طوری اساس گذاری شده است که درانجام نل سریه استالگمومترقطرات مایع نظربه قوه کشش سطحی خود گرفته میشود وقطرات درلحظه جدامیشود که وزن کتله مساوی به قوه کشش سطحی باشد که قطرات رانگهمیدارد درمایعات که قوه کشش سطحی آنها زیاد است جداشدن قطرات مشکل بوده وقطرات تشکیل شده نسبت به مایعات که قوه کشش سطحی آنها کمتراست پایه داروباثباط میباشد بنابرآن تعداد قطرات انها هم کمتراست. استالگمومترازمایع

    نموده وتعداد قطرات (n) راکه دارای حجم V میباشد محاسبه مینمایند بعداً آنرا ازآب مقطرپر نموده وتعداد قطرات آنرا (n) که دارای حجم V میباشد محاسبه مینمایند. درلحظه جداشدن وزن قطرات مساوی قوه کشش سطحی آنها میباشد هرگاه درحجم داده شده V قطرات مایع دارای کثافت (V) باشد بنا برآن وزن قطره براساس فورمول

     

    تعین میشود که دراینجا (G) سرعت سقوط آزاد رانشان میدهد قوه کشش سطحی که یک قطره رانگه میدارد مساوی (2 π r δ  ) بوده درحالیکه 2πr طول محیط دایره (دهن نل       میباشد)

    که ازآن قطره جدا میشود درقسمت مایع مورد آزمایش میتوان نوشت که :

     

     

     

    لزجيت مايعات : لزجيت يا استحكاك داخلی عبارت ازمقاومت است كه درنتيجه حركت يك قشرمايع باتناسب قشرديگرآن بروزميكند. هرگاه آنرا با انگشت خودشورداده متعاقباً با آن شربت ، عسل ، وياگلسرين راعلاوه كنيم چنين حس خواهد نمود كه قوه مقاوم يا استحكاك درمقابل پنجه مابوجود می آيد .

    درصورت حركت يك طبقه مايع طبقه مجاورنيزبطرف اين حركت كشانيده ميشود مگرطبقه مذكورازخود مقاومت نشان ميدهد. اندازه اين مقاومت درمايعات مختلف  مختلف بوده وبستگی به طبيعت كيمياوی آنها دارد يعنی به عمل متقابل بين ماليكولها ارتباط ميگيرد. درمايعاتی مانند عسل ، شربت ، ومحلول بوره لزجيت زياد ميباشد مگردرآب كه درخود ايتايل الكول راحل داشته باشد لزجيت آن زياد نيست .

    لزجيت مايعات بستگی به درجه حرارت دارد يعنی با ازدياد درجه حرارت لزجيت كاهش يافته ومايع زياد متحرك ميشود يعنی سياليت آن زياد ميگردد. معمولاً با افزايش درجه حرارت به اندازه يك درجه سانتی گراد لزجيت به اندازه  2 فيصد كاهش ميابد. مايعات مانند الكول آب وايتر ازجمله موادی اند كه به آسانی جريان مينمايند. حالانكه عسل ، گلسيرين وروغن ازجمله مواد لزجی بشمارميروند. دربعضی مواقع لزجيت مايعات آنقدربلند ميرود كه حتی مانع جريان آنها شده وخاصيت مواد جامد راازخود نشان ميدهد .

    لزجيت محلول ها به پيمانه زيادی بستگی به درجه غلظت آنها داشته وهرقدركه غلظت آنها زياد باشد به همان اندازه لزجيت آنها نيززياد است . درمايعات درصورت مخلوط كردن يك طبقه به طبقه ديگردربين آنها نيروی اصطحكاكی بروزميكند كه دردوجهت مختلف اما هم جهت حركت مايع ميباشند. ازنگاه مقداری اين قوه توسط قانون نيوتن توضيح ميشود .

                                    F = λs ΔV/1  ------------------ Ι                      

    دراينجا F نيروی اصطحكاك S ساحه تصادم دوطبقه و ΔV تفاوت سرعت V1 و V2 اين طبقات ميباشد كه درفاصله 1 نسبت به يكديگرقراردارند و  ضريب تناسب است .

    درصورتكه  s = 1 cm2   و                   Δv/1 = 1   و         F = λ     باشد درآنصورت لزجيت ازنگاه مقداری توسط ضريب لزجيت ويا ضريب اصطحكاك داخلی ( λ ) كه بستگی به طبيعت مايع ودرجه حرارت دارد مشخص ميشود .

    ميتودهای اندازه گيری لزجيت مايعات :

    لزجيت مواد به ( Pause ) اندازه ميگردد. لزجيت يك Pause  ( 0.1  N.c/M2  ) يك كميت بسيار زياد است . بنا ًُ لزجيت آب در 20oC مساوی به 0.01 Pause وازروغن زيتون 0.98Pause وازگلسيرين 10.63 Pause  ميباشد. دركارهای عملی عموماً لزجيت نسبی مواد راتعين ميكند. يعنی لزجيت مايع مورد تحقيق رابارابطه به لزجيت آب درنظرگرفته ولزجيت آب را 1c Pause گرفته اند .

    يك سانتی پايز ( poise )            h = [g cm-1 .sec-1] = [dyne cm-2 sec] = poise

    يكی ازميتود های پيمايش لزجيت براساس زمانی تعين ميشود كه مايع ازنل شعريه عبور ميكند واين دستگاه بنام ويسكازومترياد ميشود. رسم زيرزمان عبورمايع مساوی است به حجم ( كه دراين رسم حجم ساحه بين A و B تعين شده ) آب ويامايع مورد آزمايش كه البته به ثانيه تعين ميگردد .

     

     

     

     

     

     

    به اساس حقايق تجربی لزجيت نسبی مطابق به فورمول زيرتعين ميشود .

     

     

     

     

    دراينجا لزجيت نسبی مايع مورد آزمايش برآب ميباشد. و

     

    باالترتيب كثافت مايع موردآزمايش وآب بوده و ضريب لزجيت آب ومساوی به

    1c Pause است.

     

      و   زمان عبورمايع مذكوروآب ميباشد . قيمت  و  را به درجه حرارت ثابت به طريقه تجربی تعين ميكنند . و  درحرارت داده شده با استفاده از جدول تعين ميگردد .

    تعين لزجيت اهميت زيادی درمطالعه خواص محلول پروتين ها ، كاربوهايدريت ها وشحميات دارد. لزجيت درمحيط مايع مربوط به سرعت انتشارمواد بوده ودرمحلول ها مربوط به سرعت تعاملات كيميا وی ميباشد بايدعلاوه كردكه تقريباً محلول ها هميشه ازمحلل خود دارای لزجيت بيشترميباشند .


    این مطلب تا کنون 16 بار بازدید شده است.
    منبع
    برچسب ها : حرارت ,گازات ,ميشود ,درجه ,سطحی ,ماليكولها ,درجه حرارت ,گازات ايديال ,كميت ثابت ,ودرجه حرارت ,حالت گازات ,ثابت عمومی گازات ,قوانين گازات ايديال ,مايع ساختن گازات ,خواص مايعات بستگی ,
    حالت اگريگاتی مواد

تبلیغات


    محل نمایش تبلیغات شما

پربازدیدترین مطالب

آمار

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

آخرین کلمات جستجو شده

تگ های برتر