بعض خصائص الهواء Quelques propriétés de l'air

1 - تمهيد :

يحيط بالأرض الغلاف الجوي الذي يحتوي الهواء . ماهي خصائص الهواء ؟ وماهي تركيبته ؟

2-بعض خصائص الهواء (تذكير): 1-2- الانضغاط والتمدد: أ - تجربة: ب - ملاحظة وتفسير:

• تناقص حجم الهواء داخل المحقنة بعد دفع المكبس (ش1 و ش2).
• ازداد حجم الهواء داخل المحقنة بعد سحب المكبس (ش3 و ش4).
• كتلة الهواء داخل المحقنة ثابتة (لم يدخل هواء إلى داخل المحقنة ولم يخرج منها وبالتالي عدد جزيئات الهواء داخل المحقنة ثابت).
• في كلتا الحالتين ,عند دفع المكبس أو عند سحبه , يعود المكبس إلى وضعه البدئي عند تحريره , نقول إن الهواء مرن (L'air est élastique):
• بعد ضغط المكبس وتحريره يعود إلى وضعه البدئي بسبب الضغط الأكبر للهواء داخل المحقنة مقارنة مع ضغط الهواء خارجها :فرق الضغط ينتج عنه قوة ضاغطة ثم حركة المكبس نحو وضعه البدئي إلى أن يتحقق التوازن بين الضغطين.
• بعد سحب المكبس وتحريره يعود إلى وضعه البدئي لكون ضغط الهواء خارج المحقنة أكبر من ضغط الهواء داخلها : فرق الضغط ينتج عنه قوة ضاغطة ثم يتحرك المكبس نحو وضعه البدئي إلى أن يتحقق التوازن بين الضغطين.

ج - استنتاج:

الهواء قابل للانضغاط والتمدد ومرن (يسعى إلى استعادة حجمه وضغطه البدئيين).

ملحوظة:

• الغازات لها خواص الانظغاطية ,التمدد والمرونة لهذا وبصفة عامة تستعمل الغازات في تخزين الطاقة الميكانيكية ,مثلا تستعمل لإخماد الاصطدام (جعل القوى الميكانيكية ضعيفة: أنظر المثالAirbag في التمارين) ,كما هو الشأن بالنسبة للنوابض .(*تخزين الطاقة :تذكر مسدس لعبة ,فعندما تدفع القذيفة داخل المسدس ينضغط نابض بداخله فيخزن بذالك طاقة ,وعندما تضغط على الزناد يتمدد النابض فتتحرر الطاقة لتنتقل إلى القذيفة فتندفع خارجا...)
• لأن السوائل انظغاطيتها جد ضعيفة ونعتبرها منعدمة (حاول ملئ محقنة بالماء ,سد فوهتها وادفع المكبس) تستعمل (السوائل) في التراكيب الهيدروليكية ( نقل القوى وتضخيمها ) مثلا زيت الفرامل ينقل القوة المطبقة من طرف قدم السائق (قوة نسبيا ضعيفة) إلى قوة أكبر في المكابح ,نفس الشأن بالنسبة للجرافات والطائرات : تتحرك أدرع الجرافة و جنيحات ,دفة ...الطائرة تحت تأثير القوى التي ينقلها السائل الهيدروليكي.
• تضخيم قوة بواسطة سائل بين مكبسين متحركين مساحة الثاني أكبر 5 مرات من مساحة الأول ,هكذا كتلة 200 Kg ترفع سيارة كتلتها 1000Kg.

2-2- للهواء كتلة: أ - تجربة: ب - ملاحظة:

• كتلة الكرة قبل سحب لتر من الهواء هي 451,3g
• كتلة الكرة بعد سحب لتر من الهواء هي 450g
• كتلة لتر واحد من الهواء هي 1,3g

ملحوظة: التقنية المتبعة لاستيعاب الهواء داخل القنينة تسمى ازاحة الماء (déplacement d’eau).

ج - استنتاج:

• للهواء كتلة (بصفة عامة الغازات لها كتلة).
• الكتلة الحجمية للهواء (في الظروف الاعتيادية: في درجة حرارة 0 °C و ضغط 1013,25 hPa) تساوي 1,3g ⁄ l

3-تركيبة الهواء (Composition de l'air): 1-3-غاز ثنائي الأزوت:

يدخل غاز ثنائي الأزوت في تركيبة الهواء بنسبة %78 أي ما يعادل أربعة اخماس حجم الهواء ( V_Nitrogène=(4 ⁄ 5)V_Air )

2-3- غاز ثنائي الأوكسيجين: أ - تجربة: ب - ملاحظة وتفسير:

في بداية التجربة:

• في المخبار 1: يتواجد صوف الحديد في غاز ثنائي الأوكسيجين حجمه 100ml(تقريبا).
• في المخبار 2: حجم الهواء الذي يتواجد فيه صوف الحديد هو 100ml.

في نهاية التجربة:

• في المخبار 1 : صعود الماء واحتلاله حجم المخبار المدرج و تكون الصدأ : استهلك ثنائي الأوكسيجن والحديد وتكون الصدأ (حدث تفاعل كيميائي بين الحديد وثنائي الأوكسيجين),احتل الماء حجم ثنائي الأوكسيجين.
• في المخبار 2 :تكون الصدأ ( أستهلك جزء من الحديد لأنه تبقى صوف ذو لون رمادي ,واستهلك كل ثنائي الأوكسيجين داخل المخبار المدرج) و ارتفع مستوى الماء داخل المخبار ليحتل حجم يساوي 21ml وهو حجم ثنائي الأوكسيجين المتواجد في عينة من الهواء حجمها 100ml ,ومنه النسبة المؤوية (حجم ثنائي الأوكسيجين المتواجد في 100ml من الهواء ) لثنائي الأوكسيجين في الهواء هي : %21

ج - استنتاج:

نسبة ثنائي الأوكسيجين في الهواء هي %21 أي مايعادل خمس حجم الهواء ( V_Dioxygène=(1 ⁄ 5)V_Air )

3-3- غازات اخرى:

تدخل غازات اخرى كالارغون , بخار الماء وثنائي اوكسيد الكربون ... في تركيبة الهواء بنسبة %1