الفيزياء في البيت، الحلقة 4، الضغط والحرارة والسرعة

[العهد الجديد]

هل تعلمون بأن هناك علاقة بين الضغط والحرارة؟

 

وهل تعلمون بأن هناك علاقة بين الضغط والسرعة؟

 

طبعا وبالتالي، هناك علاقة بين السرعة والحرارة، صح؟

 

صح.

 

العلاقة بين الضغط والحرارة هو أنك بضغط المادة الصلبة أو الغازية، ستجعلها تنكمش، وبالتالي فتضطر إلى فقد حرية الحركة الأنتروبية (وهي حركة الجزيئات) داخل المادة، وبالتالي ستضطر المادة إلى إخفاض الإلكترونات من مداراتها العليا إلى الدنيا، وبالتالي، إصدار فوتونات حرارية أو ضوئية أو كهرومغناطيسية، وبالتالي فإنك تحس بأنها قد سخنت وارتفعت حرارتها بسبب ما أطلقته من حرارة. وبنفس الطريقة، لو قمت بتقليل الضغط على مادة، فإنها المادة ستستطيع أن تتحرك جزئياتها بشكل حر أكثر، فتستطيع الإلكترونات الارتفاع إلى مدارات ابعد بمجرد التقاطها لفوتون جاء من الخارج، وعندها ستجد بأن المادة الصلبة أو الغازية قد بردت لأنها تسحب الحرارة من محيطها وتحوله إلى طاقة كامنة.

 

 

أما العلاقة بين الضغط والسرعة، فهي أنه عندما يتحرك الهواء مثلا، فإنه يسبب نقصا في الضغط على جميع الأشياء المجاورة، وذلك بسبب أن الحركة تجبر الغاز على توسيع المسافات بين الجزئيات، وبالتالي تقل كمية المادة الضاغطة على السنتميتر المربع الواحد.

 

أما العلاقة بين السرعة والحرارة، فهي أن السرعة تقلل الضغط، وبالتالي تبرد الجو.

 

وكمثال واقعي لهذه الأشياء ما يلي:

 

الطائرة النفاثة لا تميل أجنحتها حتى تطير مثل الطائرات الشراعية، وإنما تكون أجنحتها مستقيمة دائمة، ولكنها مسطحة من الأسفل ومحدبة من الأعلى، ودرجة تحدبها من الأعلى تكون متغيرة.

 

فعندما تكون الأجنحة محدبة من الأعلى، وتنطلق الطائرة، فإن الهواء فوق الأجنحة يسير بسرعة أكبر من الهواء تحت الأجنحة، وبالتالي، فإن الضغط يكون فوق الأجنحة أقل من الضغط تحت الأجنحة، وبالتالي ترتفع الطائرة في الهواء أثناء انطلاقها للأمام. وعندما يزداد تحدبها من الأعلى، فإن فرق الضغط يزيد لأن فرق سرعة الهواء يزيد. وبالتالي يستطيع الطيار تحديد قوة الرفع التي يريدها.

 

ومن نتائج نقص الضغط، فإن الهواء فوق الجناح يبرد، وهذا هو السبب الذي يجعل الطائرات النفاثة في بعض الأوضاع الجوية تولد خطين من بخار الماء الأبيض. حيث يكون كل خط ناتج عن تكثيف أحد الأجنحة للرطوبة الموجودة في الهواء لتصبح بخارا وذلك بتبريدها.

 

وكمثال آخر، فإن الثلاجة هي عبارة عن أنبوب معدني، مملوء بغاز يتم ضغطه بكومبريسور فترتفع حرارته، فيتم توجيهه إلى أنابيب خارج البراد ليقوم هواء الغرفة بتبريده ليصبح بدرجة حرارة الغرفة، وفي آخر هذه الأنابيب يضيق الأنبوب ليصبح قطره صغيرا جدا. فينضغط الغاز قبل أن يدخل إلى تلك الفتحة الصغيرة، وعندما يصل إليها، يسير داخلها بسرعة كبيرة، وعندما يسير بسرعة كبيرة، يقل الضغط فيه، فيتحول إلى غاز وتقل حرارته بسبب نقص الضغط، وعندها يتم أخذ هذا الغاز إلى داخل أنابيب الثلاجة، فتبرد الثلاجة، وعندما يخرج من أنابيب الثلاجة يعود ليدخل في الكومبريسور، ليقوم بضغطه ورفع حرارته ليقوم الهواء خارج الثلاجة بسحب حرارته العالية هذه إلى جو الغرفة، ثم يعود توجيهه إلى تلك الفتحة الصغيرة جدا بضغط عال مرة أخرى.

 

وهذا هو أيضا حال التبريد في المكيف.

[ريم الإمارات]

ينقل للقسم المناسب

 

b2d