11.5
هل تساءلتم يومًا لماذا تطفو عملة الين المعدنية إذا وُضعت بحذر فوق الماء؟معظم خواصّالسوائل تحددها القوى البين جزيئية. قوى التجاذب فيما بين الجزيئات المتشابهة،في مادة ما،تسمى كذلك قوى التماسك. في الماء،تسحب قوى التماسك الجزيئات الداخلية بالتساوي في جميع الاتجاهات،ونتيجة لذلك تكون محصلة القوى صفرًا،بينما الجزيئات السطحية تتعرض للسحب إلى الأسفل فقط ما يجعل الجزيئات تلتصق ببعضها البعض.
تمتاز الجزيئات الداخلية بثبات أكبر من حيث النشاط،مقارنة بالجزيئات السطحية،لأنها أكثر تماسكًا،مما يؤدي إلى انخفاض طاقتها الكامنة. لهذا تحاول السوائل خفض طاقتها الكامنة عبر تقليص منطقة السطح إلى الحد الأدنى،مولدة سطحًا متوترًا يتصرف وكأنه غشاء مرن. الطاقة اللازمة لزيادة مساحة سطح سائل ما بمقدار وحدة واحدة تسمى التوتر السطحي للسائل،ويقاس غالبًا بوحد جول لكل متر مربع.
أما قوى التلاصق،فعلى العكس تتواجد بين جزيئات غير متشابهة كالماء والزجاج. عند وضع أنبوب شعري في الماء،تنتشر جزيئات الماء على طول أسطح الأنبوب عبر التلاصق،مما يزيد سطح السائل ويسحب ما تبقى من السائل من خلال التماسك. يرتفع السائل داخل الأنبوب إلى أن تتغلب قوة الجاذبية الأرضية على قوى التلاصق والتماسك.
تسمى هذه الظاهرة الخاصية الشعرية. فيما يخص الماء فإن قوى التلاصق بين الماء والزجاج أقوى من قوى التماسك وينتج عن ذلك سطح مقعّر أو تقوّس للداخل. أما في الزئبق فإن قوى التماسك تتفوق على قوى التلاصق،فينتج عن ذلك سطح محدّب أو تقوّس للخارج.
تعبر اللزوجة عن مدى مقاومة سائل معين لعملية التدفق،وغالبًا ما تقاس بالبواز،أو الغرام لكل سنتمتر في الثانية. لنتأمل الميثانول والغليسرول. رغم أن كليهما يشكلان روابط هيدروجينية،إلّا أن للغليسرول ثلاث مجموعات هيدروكسيل بدل واحدة ويشكل عددًا أكبر من الروابط الهيدروجينية في الجزيء الواحد.
وينجم عن ذلك تجاذب أقوى بين ذرات الغليسرول،ما يجعل الغليسرول أكثر لزوجة من الميثانول. تتأثر اللزوجة بأشكال الجزيئات. الهيدروكربونات،ذات الكتلة المولية المتزايدة والطول المتزايد،تتفاعل على مساحة سطح أكبر،وتتداخل على نحو متكرر أكثر،ما يؤدي إلى قوى تشتت أشد ولزوجة أعلى.
أخيرًا فإن اللزوجة تعتمد على درجة الحرارة. الزيادة في الطاقة الحرارية تضعف القوى البين جزيئية،ما يجعل الجزيئات تتحرك بحرية أكبر،وبالتالي يجعل السوائل تتدفق على نحو أسرع عندما تكون درجات الحرارة أعلى.
التوتر السطحي
تعد IMFs المختلفة بين الجزيئات المتماثلة للمادة أمثلة على القوى المتماسكة. الجزيئات داخل السائل محاطة بجزيئات أخرى وتنجذب بالتساوي في جم…
حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.