پاورپوینت بررسی کشش سطحی آب

پاورپوینت بررسی کشش سطحس آب در 64 اسلاید قابل ویرایش

آب مایعیست که حیات بدون آن میسر نیست و محور اصلی علم هیدرولوژی (آبشناسی) را تشكیل می دهد. مولكولهای آب از اتمهای اكسیژن وهیدروژن تشكیل شده و توسط پیوند هیدورژنی به هم متصل می شوند .اتمهای مذكور خود توسط نیروی كووالانس به هم متصل شده اند و فرمول شیمیایی مولكول آب H2O است . اتمهای هیدروژن دارای بار مثبت با زاویه ای نزدیك به 105 درجه دور اتم اكسیژن با بار منفی را گرفته اند و این وضعیت حالتی قطبی به این پیوند می دهد. دیمانسیون بالك آب در دمای 20 درجه سانتیگراد برابر 2100000000 نیوتن بر متر مربع است. آب  ماده ای است بی رنگ ، بی بو، بی طعم ، در حالت خالص دارای PH تقریباً 7 ، چگالی تقریباً 1g/cm ( در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر) ، در 100 درجه سانتیگراد به جوش می آید و در 4 درجه كاهش چگالی می دهد و در صفر درجه یخ می بندد.
  آب ماده منحصربفردیست زیرا
آب  تنها ماده طبیعی است كه به سه حالت جامد، مایع و گاز(بخار) بطور طبیعی در كره زمین پیدا می شود. در حالتی كه تبدیل به یخ می شود یخ چگالی كمتری نسبت به آب سرد دارد بنابراین یخها ر وی آب شناور می شوند. از طرفی نوعی عایق در سطح تشكیل می شود و دمای آب در مناطق میانی تعدیل می شود. آب کشش سطحی بسیار بالایی دارد. به عبارت دیگر آب چسبنده و الاستیک است و تمایل دارد که بجای پخش شدن، بصورت فشرده و قطره‌ای باشد.
کشش سطحی یکی از دلایل خاصیت مؤینگی آب است و باعث می‌شود تا آب و مواد محلول موجود در آن در داخل ریشة گیاهان و مویرگهای بدن انسان و آوندهای گیاهی حرکت کند. مسئله تغییر حجم هنگام تبدیل به یخ شدن در طبیعت بسیار مهم است بعنوان مثال پدیده هائی چون تخریب فیزیكی، هوازدگی سنگها و متلاشی شدن لوله های انتقال آب از اثرات این پدیده است. آب خالص تقریباً بو، مزه و رنگ ندارد.
جرم مخصوص یا دانسیته آب
جرم مخصوص كه بصورت جرم در واحد حجم تعریف می شود برای آب 1000 كیلوگرم بر متر مكعب در نظر گرفته می باشد.
وزن مخصوص
نیروئی كه  جاذبه زمین بر واحد حجم وارد می كند و با دیمانسیون ML-2T2 نمایش داده می شود برای آب برابر 9810 نیوتن بر متر مكعب است.
  چگالی آب
چگالی یك جسم نسبت بین دانسیته یا جرم مخصوص یك جسم به دانسیته آب در دمای استاندارد 4 درجه سانتیگراد و فشار یك اتمسفر است، بنابراین چگالی آب یك است. چگالی بدون دیمانسیون می باشد.
لزجت یا ویسكوزیته
لزجت خاصیتی از سیال است كه به موجب مقاومت در مقابل تغییر شكل زاویه ای پدید می آید. این ویژگی متاًثر از نیروی پیوستگی (رابطه بین مولكولهای همجنس) و چسبندگی (ارتباط بین مولكولهای همجنس) مولكولهاست. آب یك سیال نیوتونی محسوب می شود زیرا رابطه میان تنش برشی و تغییر شكل آن تقریباً خطی است. دیمانسیون لزجت ML-1T2  می باشد. آب بواسطه اثر موئینگی در مقابل نیروهای كشش سطحی كه در سطح مشترك آب و هوا وجود دارد مقاومت می كند. كشش سطحی باعث می شود تافشار داخل قطر مایع بیش از خارج آن باشد.
كشش سطحی آب: كه با سیگما مشخص می شود در دمای 20 درجه برابر 0.073 نیوتن بر متر است.
لزجت دینامیك : این پارامتر كه به لزجت مطلق هم شناخته می شود، در دمای 20 درجه برای آب 20N.S/m2 است.
لزجت سینماتیك: مترادف نسبت لزجت دینامیك به  دانسیته آب است و در دمای 20درجه 10-6m2/s خواهد بود.
فشار بخار
در دمای 20 درجه فشار بخار آب 2100000000 نیوتن بر متر مربع است.
گرمای نهان
مقدار گرمائی كه در تبدیل حالات آب گرفته یا آزاد می شود را گرمای نهان می گویند كه انواع مختلف آن در جدول زیر آمده است:
 نوع گرمای نهانحالت جدید تغییرات دما محاسبه برحسب cal/grگرمای نهان تبخیربخار+Le=597.3-0.57T گرمای نهان تقطیرمایع-Lc=-Le گرمای نهان تصعیدبخار+Ls=677-0.07T گرمای نهان ذوبمایع+Lm=79.7 گرمای نهان انجمادیخ-Lf=-79.7
توجه داشته باشید كه اگر عمل تصعید صورت گیرد انرژی لازم برابر مجموع گرمای نهان تبخیر و نهان ذوب خواهد بود(تقریباً 677 كالری بر گرم). عكس این حالت یعنی تبدیل هر گرم بخار به یخ نیز همین میزان انرژی آزاد می كند.
رطوبت مطلق
 میزان جرم بخار در حجم معینی از هوار رطوبت مطلق می گویند كه برحسب گرم بر متر مكعب بیان می شود. این ویژگی متناسب با میزان درجه حرارت و فشار هواست.
خواص غیر عادی آب
نگاه کلی
ادامه حیات در موجودات وابسته به آب است که فراوانترین ماده در بافتهای گیاهی و حیوانی و دنیای اطراف ما می‌باشد. بیش از 80 درصد سطح زمین را آب پوشانده است که به‌صورت آب نسبتا خالص در رودخانه و دریاچه‌ها و محلول رقیق نمک در اقیانوسها و به‌صورت جامد تقریبا خالص در دشتهای برف و رودخانه‌های یخی و پهنه‌های یخی قطبی وجود دارد. خواص غیر عادی آب ، اثر عمیقی بر ماهیت محیط زیست دارد.
کشش سطحی
کشش سطحی خاصیتی در مایعات است که باعث می‌شود لایه بیرونی آن‌ها به صورت ورقه‌ای الاستیک عمل کند. کشش سطحی را همچنین می‌توان مقدار کار لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.
کشش سطحی رو با ? نشان میدهند. واحد آن ارگ بر سانتیمتر مربع (erg/cm2) است. معمولا کشش سطحی همیشه سعی می کند که مساحت ِ مایع را کم نماید. یعنی جوری که اگر کسی روی مایع راه برود هیچ چاله ی مکنده ای روی سطح نبیند.
 تعریف ِ کشش سطحی:
? = (مساحت / تعداد مولکولها) ( مولکول / انرژی کشش)
برای آب میشه:
? = (?/?×??-?? erg   ÷   ?) (?  ÷  ?×??-? cm? )  = ??? erg cm-?
حالا جدول ِ زیر کشش سطحی آب  را در دماهای مختلف نشان می دهد. به تغییرات ِ آن اگر دقت شود  می بینیم که با افزایش دما کشش سطحی کم می گردد.
اطلاعات عمومی:
کشش  سطحی جیوه در حدود 6.5 برابر آب و کشش سطحی آب در حدود 3 برابر آب صابون و آب صابون در حدود 2 برابر الکل یا بنزین است . به طور کلی کشش سطحی مایعاتی که سریعتر تبخیر می شوند(مانند: اتر ؛ الکل ) از کشش سطحی مایعات غیر فرار مانند جیوه ضعیف تر است . کشش سطحی برای یک مایع معین به دمای آن بستگی دارد . مثلا کشش سطحی آب صفر درجه سلسیوس 1.3 برابر کشش سطحی آب 100 درجه سلسیوس است.
سوال: مایع درون لوله مویین تا چه ارتفاعی بالا می رود؟ ( امیر)
مایع درون لوله تا ارتفاعی بالا خواهد رفت که وزن ستون مایع(نسبت به سطح آزاد مایع) بعلاوه نیروی چسبندگی سطحی ملکولهای مایع برابر با نیروی چسبندگی سطحی ملکولهای مایع و ملکولهای جداره شود. هر اندازه کشش سطحی مایع بیشتر و شعاع لوله کوچکتر و چگالی مایع کمتر باشد؛ ارتفاع ستون مایع در لوله مویین بیشتر خواهد شد.