📄 اطبع pdf
00971504825082

<<<حالات المادة والقانون العام للغازات >>>

من هي المواد التي لها شكل ثابت وحجم ثابت	من هي المواد ليس لها حجم ثابت	من هي المواد التي ليس لها شكل ثابت
..............	...............	...............

المائع : هو المادة التي ليس لها شكل معين بل تأخذ شكل الإناء الحاوي لها، وتتميز بقدراتها على الانسياب

الضغط الضغط : هو القوة العمودية المؤثرة على سطح ما مقسوما على مساحة السطح \[p=\frac{F}{A}\] وتقدر بوحدة \[\frac{N}{m^2}=Pascal\]
كم كتلك \[m=........\] كم وزنك \[Fg=m.g=...........\]قف على طاولة المساحة التي تشغلها قدميك تعادل \[A=0.05 m^2\] أحسب الضغط المؤثر على سطح الطاولة \[p=\frac {Fg}{A}=\frac{........}{........}\frac{N}{m^2}\]


قوانين الغازات
العلاقة بين الحجم والضغط بثبات درجة الحرارة

قانون بويل (Boyle's Law)

المفهوم العلمي:

ينص القانون على أن حجم كمية محددة من الغاز يتناسب عكسيًا مع الضغط الواقع عليه عند ثبوت درجة الحرارة.

من خلال هذة المحاكاة يتم دراسة العلاقة بين حجم الغاز وضغط الغاز

شروط تطبيق القانون:

1. ثبات درجة الحرارة
2. كمية الغاز ثابتة
3. غاز مثالي (لا توجد قوى بين الجزيئات)
4. الضغط معتدل (ليس مرتفعًا جدًا)

أكتب علاقة رياضية تعبر عن ذلك	ما نوع العلاقة بين الحجم والضغط
..............	...............

العلاقة الرياضية:

P₁V₁ = P₂V₂

حيث أن:
P₁: الضغط الابتدائي (Pa أو atm)
V₁: الحجم الابتدائي (m³ أو L)
P₂: الضغط النهائي
V₂: الحجم النهائي

الغاية من الاستنتاج:

• فهم العلاقة بين الضغط والحجم في الغازات
• توقع تغيرات النظام الغازي عند تغير أحد العوامل
• تأسيس قوانين الغازات المثالية اللاحقة
• تطبيقات في الهندسة الكيميائية والطب

التطبيقات العملية:

١. المحقنة الطبية:

عند سحب المكبس يزداد الحجم ⇐ ينخفض الضغط ⇐ يدخل الدواء

٢. غوص السكوبا:

زيادة الضغط تحت الماء ⇐ انخفاض حجم هواز التنفس ⇐ حاجة لتنظيم التنفس

٣. الثلاجات:

ضغط الغاز يزيد ⇐ حجمه ينخفض ⇐ يتحول لسائل ويطلق حرارة

٤. إطارات السيارات:

زيادة الحمل ⇐ ارتفاع الضغط ⇐ انخفاض حجم الهواء الداخلي

العلاقة بين الحجم و درجة الحرارة المطلقة بثبات الضغط

قانون شارل (Charles's Law)

التعريف بقانون شارل

قانون شارل هو أحد قوانين الغازات التي تصف العلاقة بين حجم الغاز ودرجة حرارته المطلقة عند ثبوت الضغط. صاغه العالم الفرنسي جاك شارل عام 1787.

من خلال هذة المحاكاة يتم دراسة العلاقة بين حجم الغاز ودرجة الحرارة المطلقة

أكتب علاقة رياضية تعبر عن ذلك	ما نوع العلاقة بين الحجم ودرجة الحرارة المطلقة
..............	...............

V₁/T₁ = V₂/T₂

الغاية من استنتاج القانون

• فهم سلوك الغازات عند تغير درجة الحرارة
• تحديد التغير الحجمي المتوقع للغاز مع تغير الحرارة
• تأسيس أساس لقوانين الغازات الأكثر تعقيداً
• التطبيقات الهندسية والصناعية

العلاقة الرياضية

يعبر القانون رياضياً بالشكل التالي:
V ∝ T
حيث:

• V = حجم الغاز (بالمتر المكعب أو اللتر)
• T = درجة الحرارة المطلقة (كلفن)
• ∝ = علاقة طردية

مثال:
إذا كان غاز حجمه 2 لتر عند 300 كلفن، فما حجمه عند 450 كلفن؟
الحل: V₂ = (V₁ × T₂)/T₁ = (2 × 450)/300 = 3 لتر

التطبيقات العملية

• تصميم محركات الاحتراق الداخلي
• أنظمة التكييف والتبريد
• بالونات الهواء الساخن
• دراسة الظواهر الجوية
• صناعة الزجاج والمعدات المختبرية

تطبيق عملي:
في محركات السيارات، يساعد القانون في حساب التمدد الحجمي للهواء المسخن خلال عملية الاحتراق، مما يساهم في تصميم الأسطوانات بشكل دقيق.

ملاحظات هامة

• يجب استخدام درجة الحرارة المطلقة (كلفن)
• الضغط يجب أن يبقى ثابتاً
• ينطبق على الغازات المثالية فقط
• العلاقة طردية: زيادة الحرارة تؤدي لزيادة الحجم

العلاقة بين الضغط و درجة الحرارة المطلقة بثبات الحجم

قانون غاي-لوساك (Gay-Lussac's Law)

المقدمة

قانون غاي-لوساك هو أحد قوانين الغازات التي تصف العلاقة بين ضغط الغاز ودرجة حرارته عند حجم ثابت، اكتشفه العالم الفرنسي جوزيف لويس غاي-لوساك عام 1808م.

من خلال هذة المحاكاة يتم دراسة العلاقة بين ضغظ الغاز ودرجة الحرارة المطلقة

شروط تطبيق القانون

يجب توفر:

• غاز مثالي
• كتلة غاز ثابتة
• حجم ثابت
• درجات حرارة مطلقة (كلفن)

أكتب علاقة رياضية تعبر عن ذلك	ما نوع العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة المطلقة
..............	...............

الغاية من القانون

يهدف القانون إلى:

• وصف السلوك الحراري للغازات المثالية
• تحديد العلاقة التناسبية بين المتغيرات في الأنظمة ذات الحجم الثابت
• توفير أساس لحسابات تغيرات الضغط في التطبيقات الهندسية

العلاقة الرياضية

P₁/T₁ = P₂/T₂ = ثابت
أو
P ∝ T (عند حجم ثابت)

حيث:

• P: ضغط الغاز (باسكال أو atm)
• T: درجة الحرارة المطلقة (كلفن)
• الرمز ∝ يعني "يتناسب طرديًا مع"

التطبيقات العملية

1. إطارات السيارات:
تفسير التغير في ضغط الهواء داخل الإطارات بين الصيف والشتاء 2. عبوات الضغط:
تصميم عبوات الهباء الجوي (الإيروسول) لتتحمل تغيرات الضغط 3. أنظمة التبريد:
حساب ضغط غاز التبريد في الثلاجات ومكيفات الهواء 4. طفايات الحريق:
تصميم أنظمة الضغط في طفايات الحريق المحمولة

مثال حسابي

إذا كان ضغط غاز في أسطوانة 2 atm عند 300 كلفن، فما ضغطه عند تسخينه إلى 400 كلفن؟

P₂ = (P₁ × T₂)/T₁
P₂ = (2 × 400)/300 = 2.67 atm

ملاحظات هامة

- يجب تحويل درجة الحرارة إلى كلفن دائمًا
- القانون ينطبق بشكل دقيق على الغازات المثالية فقط
- في الغازات الحقيقية تظهر انحرافات خاصة عند الضغوط العالية

القانون العام للغازات لغاز مثالي حاصل ضرب الضغط في حجم الغاز مقسوما على درجة الحرارة بالكلفن يساوي مقدار ثابت \[\frac{P_1.V_1}{T_1}=\frac{P_2.V_2}{T_2}= CONSTANT\]

: القانون العام للغازات :حاصل ضرب حجم الغاز في الضغط يساوي عدد المولات مضروب بثابت الغازات في درجة الحرارة المطلقة \[P.V =n.R.T \] \[R= 8.31\]

القوى داخل السوائل
قوى التماسك

قوى التماسك : هي الرابطة بين الجزيئات لمادة حيث تجبرها جاذبيتها المتبادلة على الحفاظ على شكل معين من السائل
داخل السائل يتأثر بقوى تجاذب متساوية من جميع الاتجاهات بواسطة
جزيئات السائل المحيطة بة ، ولذا تكون القوى المؤثرة عليه متزنة أي تكون محصّلة هذه القوى تساوى صفر
االجزيئات الموجودة على سطح السائل تتعرض إلى قوى جذب كبيرة في اتجاه داخل السائل
هذه القوى تجعل سطح السائل يميل إلى التقلص ليصغر في المساحة مسببة مايعرف بالتوتر السطحي
قوى التلاصق

هي قوى تنشأ بين جسيمات مختلفة
عند وضع أنبوبة شعرية في إناء به ماء فإننا نلاحظ ارتفاع الماء في الأنبوبة الشعرية ويكون شكل سطح الماء مقعر وهذا يرجع إلى نتيجة أن
قوة التلاصق بين الماء والأنبوبة أكبر من قوة التماسك بين جزيئات الماء
عند وضع أنبوبة شعرية في إناء به زئبق فإننا نلاحظ انخفاض الزئبق في الأنبوبة الشعرية ويكون شكل سطح الزئبق محدب وهذا يرجع إلى نتيجة أن قوة التماسك بين جزيئات الزئبق أكبر من قوى الإلتصاق بين الزجاج والزئبق
التبخر

التبخر: عملية تحول المادة من الحالة السائلة للحالة الغازية عند ارتفاع درجة حرارتها
يحدث التبخر للجزيئات الموجودة على السطح لانها تملك أكبر طاقة
التبخر يختلف معدلة باختلاف نوع السائل
يصاحبه تبريد للسطح الملامس للسائل او باقي اجزائه

التكثيف

التكثيف: عملية تحول المادة من الحالة الغازية للحالة السائلة عند انخفاض درجة حرارتها (عكس التبخر)
ويحدث نتيجة تصادم جزيئات البخار السريعة بجزيئات بطيئة الحركة فتفقد الجزيئات السريعة
ما يكفي من الطاقة الحركية وتعمل قوى التجاذب التي تؤثر عليها بواسطة السائل على منعها من الهروب وتتحول لسائل

الموائع في حالة السكون

مبدأ باسكال
في هذه المحاكاة سوف نسلط ضغط إضافي سلط على المكبس الأول على سائل محصور داخل إناء راقب ضغط المائع الخارج من المكبس الثاني



مبدأ باسكال
عند تسليط ضغط إضافي على سائل محصور في إناء فإن الضغط ينتقل إلى جميع أجزاء السائل بالتساوي



مبدأ باسكال
(u ) في هذه المحاكاة سوف نسلط ضغط إضافي على سائل محصور داخل إناء على شكل حرف
اضغط على الأيونة الخضراء ثم الزرقاء وأجب عن الأسئلة التالية

الضغط على المكبس الصغير \[P_1= \frac{{{F_1}}}{{{A_1}}} \]	القوة المؤثرة على المكبس الصغير \[F_1 \]	مساحة سطح المكبس الصغير \[A_1\]
\[P_1= \frac{{{F_1}}}{{{A_1}}} =......\]	\[F_1= .......\]	\[A_1= .......\]
الضغط على المكبس الكبير \[P_2= \frac{{{F_2}}}{{{A_2}}} \]	القوة المؤثرة على المكبس الصغير \[F_2 \]	مساحة سطح المكبس الصغير \[A_2\]
\[P_2= \frac{{{F_2}}}{{{A_2}}} =......\]	\[F_2= .......\]	\[A_2= .......\]
النتائج	.................................................................

ضغط الموائع تظهر هذه المحاكاة ألعوامل التي تؤثر على ضغط الموائع
واثر تغير العمق وكثافة السائل على الضغط
الضغط المطلق أو الكلي يعمل على قياس ضغط المائع مضاف له ضغط الهواء الجوي \[p_0 = 101325 N/m^2\]
تجربة :1
دراسة أثر العمق على الضغط
أجعل حساس الضغط على سطح الماء وقم بتحريك الحساس نحو الأسفل وراقب ضغط المائع يزيادة العمق





الماء

تجربة محاكاة الضغط

أدخل قيمة الكثافة (كجم/م³): تطبيق

رقم المحاولة	الكثافة (كجم/م³)	العمق (م)	الضغط (باسكال)

ما هي العلاقة بين الضغط والعمق؟

اختر الإجابة علاقة خطية طردية علاقة عكسية علاقة أسية لا توجد علاقة تحقق من الإجابة

تجربة :2

دراسة أثر الكثافة على الضغط
أجعل العمق ثايت على عمق معين غير كثافة المائع وراقب ضغط المائع كل مرة

المائع 4	المائع 3	المائع 2	المائع 1
كثافة المائع \[𝜌=200\frac{kg}{m^3}\]	ككثافة المائع\[𝜌=400\frac{kg}{m^3}\]	كثافة الماء\[𝜌=600\frac{kg}{m^3}\]	كثافة المائع\[𝜌=800\frac{kg}{m^3}\]
\[p=......\]	\[p=......\]	\[p=......\]	\[p=......\]

النتائج

.................................................................

\[P = \frac{F}{A}=\frac{m.g}{A}=\frac{𝜌.V.g}{A}=\frac{𝜌.A.h.g}{A}\] \[P =𝜌.h.g \]
الضغط الكلي على المائع هوعبارة عن حاصل مجموع ضغط المائع والضغط الجوي الضغط الجوي \[P_o= 101325 \frac {N}{m^2}\] \[P(tot) =𝜌.h.g + p_o\]


دافعة أرخميدس

هناك أجسام عندما توضع في مائع قد تغوص وهناك أجسام عند وضعها في مائع تبقى معلقة وهناك أجسام عند وضعها في مائع ترتفع نحو الأعلى

عند وزن جسم في الهواء ثم وزنه داخل الماء نلاحظ أن الوزن يقل

(FB ) هناك قوة تدفع الأجسام من أسفل إلى أعلى إذا وضعت داخل مائع وتدعى دافعة أرخميدس

(Fg` ) نسمي وزن الجسم داخل المائع بالوزن الظاهري

\[F_B = Fg -Fg^`\]

هناك طريقة أخرى لحساب دافعة أرخميدس وهي تعادل وزن السائل المزاح

\[FB= 𝜌 .V.g \]

كثافة السائل المزاح: 𝜌

حجم السائل المزاح = حجم الجزء المغمور من الجسم: V

عجلة الجاذبية الأرضية : g

تجربة محاكاة دافعة أرخميدس (الطفو)

قوة الطفو (F_B) = قوة الجاذبية (F_g) - الوزن الظاهري (F_g')

F_B = F_g - F_g'

قوة الطفو (F_B) = كثافة السائل (ρ) × حجم السائل المزاح (V) × عجلة الجاذبية (g)

F_B = ρ × V × g

تحكم في التجربة

كثافة الجسم (كجم/م³) 800 كجم/م³

كثافة السائل (كجم/م³) 1000 كجم/م³

حجم الجسم (م³) 1 م³

عجلة الجاذبية (م/ث²) 9.8 م/ث²

النتائج

قوة الجاذبية (F_g): 0 نيوتن

قوة الطفو (F_B): 0 نيوتن

الوزن الظاهري (F_g'): 0 نيوتن

حجم السائل المزاح: 0 م³

حالة الجسم: عائم

اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

No comments:

Post a Comment