انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة

المواد النقية

Share |
الكلية كلية التربية للعلوم الصرفة     القسم قسم الفيزياء     المرحلة 3
أستاذ المادة شروق صباح عبد العباس المرشدي       22/03/2021 21:32:36
)المواد النقية(
1 -خواص المواد النقية :
تعرف المادة النقية بانها مادة متجانسة لها نفس التركيب الكيمياوي في جميع الاطوار سواء كانت
المادة في الحالة الصلبة او السائلة او الغازية. تتواجد المواد النقية في الطبيعة بثلاث اطوار وذلك
تبعا لدرجة حرارتها والضغط المسلط عليها وهي الطور الصلب والطور السائل والطور البخاري
والمادة النقية في حالت غياب التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية تعتبر من ابسط المواد
الثرموداينمكية لأنها تنجز او ينجز عليها شكل واحد من اشكال الشغل وهو الشغل الناتج من تغير
الحجم ويمكن تحديد المادة النقية بشرطين هما:
1 - الشرط الكيمياوي :وهو ان يكون تركيبها الكيمياوي ثابت في جميع الاطوار .
2 - الشرط الفيزياوي : هوان تنجز او ينجز عليها نمط واحد فقط من الشغل وهو الشغل الميكانيكي
الناتج من حاصل ضرب الضغط في مقدار التغير في الحجم .
2 -تغير حالة المادة:
يبين الرسم البياني بين درجة الحرارة Tو الحجم V لكتلة معينه من مادة خاضعة لضغط ثابت
فالمنحني (abcdef) يوضح كيفية تغير الحجم مع درجة الحرارة عند تسخين المادة ابتدأ من
الصفر المطلق الذي نفرض انه يمثل في النقطة (a) حتى تحوله الى غاز في النقطة (f) .
تكون المادة في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الصفر المطلق وعند تسخينها يتمدد الحجم وترتفع
درجة حرارتها حتى تصل الى نقطة الانصهار التي عندها تبدء بالتحول الى سائل وتتمثل هذه
العملية بالمنحني ) a الى b ( وباستمرار التسخين تمتص المادة كمية من الحرارة ويتمدد حجمها
ولكن تبقى درجة حرارتها ثابته وهذه العملية تتمثل بالخط الافقي من) bالى c( عملية التحول من
الحالة الصلبة الى الحالة السائلة دون تغير درجة الحرارة وتسمى كمية الحرارة اللازمة لتحول
المادة من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة دون تغير درجة الحرارة بالحرارة الكامنة للانصهار
.
عند النقطة ) c( تتحول المادة كليا الى سائل وباستمرار التسخين يتمدد السائل وترتفع درجة
حرارته حتى يصل النقطة ( d( حيث تتباعد الجزيئات وتنهار قوى التجاذب بينها وتأخذ المادة
بالتبخر ويمثل الخط الافقي من) d الى e ( عملية تحول المادة من الحالة السائلة الى الحالة الغازية
تحت درجة حرار ة ثابتة وتسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل المادة بأكملها من الحالة السائلة
الى الحالة الغازية دون تغير درجة حرارتها بالحرارة الكامنة للتبخر وتمثل النقطة e نهاية عملية
التبخر وتحول المادة بأكملها الى الحالة الغازية. وتسمى المادة عند أي نقطة من نقاط الخط ) de )
بالبخار الرطب حيث يتألف من غاز يحتوي على قطرات صغيرة من السائل وعند النقطة e يصبح
البخار جافا تماما ويسمى بخار مشبع وجاف وباستمرار التسخين فان المنحني ) ef ( يمثل عملية
تسخين البخار وتسمى هذه العملية بالتحميص او التسخين الفائق ويسمى البخار عندئذ بخارا
محمصا ويدخل في الحالة الغازية ويخضع لقوانين الغارات .
مخطط طور المادة
ان المنحني ) a b c d e f ( يمثل حالة المادة عند ضغط ثابت وعند إعادة العملية ولكن تحت
ضغط مختلف سنجد ان النقطتين c و d تتحركان على المنحني المبين في الخط المنقط وتتحدان في
نقطة واحدة وهي النقطة الحرجة . ) وهي النقطة التي تتطابق فيها خواص الحالتين السائلة
والغازية(.
3 -الغاز والبخار :ان الحالتين الغازية والبخارية للمادة يمثلان مرحلتين متباعدتين لظاهرة واحدة
مستمرة وهاتين الحالتين يفصلهما حد مميز تتحكم به درجة حرارة خاصة تدعى بالدرجة الحرجة
الحرارة
الكامنة
للتبخر
تسخين السائل
g
f
e
d
c
b
a
T
V
تسخين البخار
الحرارة
الكامنة
للانصهار
.حيث ان فوق الدرجة الحرجة تكون المادة في الحالة الغازية تماما وتحت الدرجة الحرجة تكون
المادة في الحالة البخارية .
لا يمكن تصليب الغاز بتسليط ضغط عليه فقط مهما كان مقدار ذلك الضغط كبيرا بينما يمكن
اسالة البخار بتسليط ضغط معين لذلك لإسالة أي غاز يجب اولا تبريده الى درجة حرارة اقل من
درجة حرارته الحرجة وهذا يعني تحويله من الحالة الغازية الى الحالة البخارية وعند تسليط
ضغط مناسب يتحول البخار الى سائل.
ان الدرجة الحرجة لأي غاز هي الدرجة التي لا يمكن فوقها تحويل الغاز الى سائل مهما كان
الضغط المسلط عليه.
4 -الابخرة المشبعة والغير المشبعة:
ان خواص البخار المشبع يمكن تلخيصها بما يلي
1 -ضغط البخار المشبع يعتمد على طبيعة المادة.
2 -ضغط البخار المشبع لأي سائل يعتمد على درجة حرارته ويزداد بارتفاعها ويقل بانخفاضها.
3 -ضغط البخار المشبع لا يعتمد على حجم الحيز الذي يشغله البخار.
4 -ضغط البخار المشبع لأي سائل لا يعتمد على وجود ابخرة أخرى مختلفة اذا لم يكن بينهما
تفاعل كيمياوي .
5 -الأبخرة المشبعة لا تتبع قوانين الغازات بينما الابخرة غير المشبعة تخضع لقوانين الغازات.
5 -النقطة الثلاثية للمادة:
وهي النقطة التي تتواجد عندها المادة بحالاتها الثلاثة الصلبة والسائلة والغازية في ان واحد
وبحالة توازن ومن الجدير بالذكر لا يمكن ان توجد اكثر من نقطة ثلاثية لأي مادة .
6 -معادلة كلابيرون:
ان المادة النقية عندما تتحول من طور الى اخر تحتاج الى مقدار معين من الحرارة دون ان
تتغير درجة حرارتها وهذا المقدار يدعى بالحرارة التحويلية الكامنة ويرمز لها بالرمز L
??1??2?=??1??2? (1)
حيث ان ??2 كمية الحرارة التي تمتصها المادة في درجة حرارة عالية ??2 و ??1 هي كمية
الحرارة الملفوظة في درجة حرارة واطئة ??1 .
??+??????=??+?????? (2)
او
??+?????????=??+?????????
حيث ان (??+????) هي الحرارة الكامنة للسائل في درجة حرارة (??+????)
??????=?????? (3)
مقدار الشغل المنجز = ????=??2???1
????=????(??2???1)
نعوض في المعادلة ) 3 )
????(??2???1)??=??????
????????=????(??2???1) (4)
هذه المعادلة تدعى بمعادلة الحرارة الكامنة لكلابيرون .
مثال: احسب مقدار الانخفاض في نقطة انصهار الجليد الناتج من زيادة الضغط الواقع على
الجليد بمقدار ضغط جوي واحد علمنا ان الحرارة الكامنة لانصهار الجليد تساوي 80 سعره لكل
اغرام و الاحجام النوعية لواحد كيلو غرام من الجليد والماء في درجة الصفر السيليزي هي
1.091×10?3 متر مكعب و 1×10?3 متر مكعب على التوالي
الحل
L = 80 سعره = 103 × 4.2×80 جول لكل كيلوغرام
T = 273 كلفن
dp = 1 جو = 2N/m 510
10?3×1.091=??1 م 3
10?3×1=??2 م 3
????????=????(??2???1) ????=??????(??2???1)?? ????=105×273(1×10?3?1.091×10?3)80×4.2×103= ?0.007??°

المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .
الرجوع الى لوحة التحكم