العنود بنت خالد
10-16-2017, 07:03 PM
هل سمعت عن عملية التكهف cavitation انها المسؤولة عن حدوث ضجيج عالي للماء قبل ان يبدأ بالغليان. لتتعرف عن التفاصيل تابع ما يحدث.
عندما تقوم بعمل فنجان قهوة او الاستعداد لتجهيز الطعام فان غلي الماء يعد امرا اساسيا في هذه الامور. نقوم عادة بوضع الماء في وعاء ونغطيه ونضعه على اللهب وبعد مرور فترة من الزمن نسمع صوت ضجيج للماء عندها ندرك ان الماء قد وصل لمرحلة الغليان! مهلا هل فكرت في ما سبب صدور صوت للماء قبل ان يغلي؟
نعلم ان الماء في الظروف القياسية يغلي عند درجة حرارة ١٠٠ درجة مئوية، لكن ما الذي يحدث بالتحديد عند هذه الدرجة حتى يجعل الماء يغلي؟ عند درجة الحرارة هذه تكتسب جزيئات الماء طاقة كافية من اللهب لتتحرر من روابطها التي تمسكها بعضها ببعض.
عندما يسخن الماء في قاع الوعاء يدخل الهواء في الماء في صورة فقاعات، وبعد ان تصبح كل فقاعة بحجم محدد تتحرك من الاسفل إلى الاعلى. تساهم هذه الفقاعات بشكل جزئي في الصوت الناتج عن الماء قبل الغليان. بالرغم من ان هذا الصوت منخفض جدا ويصل تردده إلى ١٠٠ هيرتز الا انه يساهم بشكل جزئي في الصوت الصادر.
مهلا ليس هذا هو السبب في الصوت الصادر عن الماء!
اثناء مرور الفقاعات الهوائية من اسفل الوعاء إلى الاعلى فانها تنتقل من مناطق ذات درجة حرارة مرتفعة إلى درجة حرارة منخفضة كثيرا. هنا تفقد الفقاعات مقدار كبير من طاقتها وتنهار. عندما تنهار الفقاعة الهوائية فانها تتلاشى وتترك تجويفا، الماء حول الفقاعة يصطدم بنفسه كما لو انه تعرض لصفعة وتعرف هذه العملية بالتكهف cavitation وهي المسؤولة عن الصوت الصادر عن الماء قبل الغليان وهي عملية لها اثار تدميرية في الطبيعة.
محاكاة لتكهف فقاعة
مع استمرار تسخين الوعاء يصبح حجم الحبيبات اكبر وتنهار بشكل اقوى حتى تصبح ساخنة بدرجة تمكنها من الوصول لسطح الماء. عند هذه النقطة تتحرك الفقاعات حتى السطح ويخمد الضجيج. وعندما يبدأ البخار في الخروج من الماء يتوقف الضجيج ولهذا السبب عندما يبدأ الماء في الغليان يصبح صوته اكثر هدوءا وذلك لان عملية التكهف قد توقفت.
بكل تأكيد تعودنا على سماع صوت الماء على اللهب بشكل اعتيادي وقد اصبحنا على خبرة ودراية بصوت الماء حتى اننا نعلم انه على وشك الغليان حتى بدون النظر له بمجرد ان نسمع التغيرات في الصوت الصادر عن الماء على اللهب. الا اننا كفيزيائيين ندرس كل ظاهرة ونستفيد منها وبالفعل ظاهرة التكهف تستخدم في كثير من الطبيقات الطبية فهي تستخدم في تفتيت الحصى وكذلك في عمليات التجميل وازالة الدهون الزائدة في الجسم ولها تطبيقات عسكرية وهندسية ايضا كما انها مسؤولة عن تلف محركات السيارات في بعض الاحيان.
https://scontent-cai1-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)_(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)3990_(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)_n.jpg?oh=30e71d76b674df260a5504c782403bfc&oe=5A7A4F78
عندما تقوم بعمل فنجان قهوة او الاستعداد لتجهيز الطعام فان غلي الماء يعد امرا اساسيا في هذه الامور. نقوم عادة بوضع الماء في وعاء ونغطيه ونضعه على اللهب وبعد مرور فترة من الزمن نسمع صوت ضجيج للماء عندها ندرك ان الماء قد وصل لمرحلة الغليان! مهلا هل فكرت في ما سبب صدور صوت للماء قبل ان يغلي؟
نعلم ان الماء في الظروف القياسية يغلي عند درجة حرارة ١٠٠ درجة مئوية، لكن ما الذي يحدث بالتحديد عند هذه الدرجة حتى يجعل الماء يغلي؟ عند درجة الحرارة هذه تكتسب جزيئات الماء طاقة كافية من اللهب لتتحرر من روابطها التي تمسكها بعضها ببعض.
عندما يسخن الماء في قاع الوعاء يدخل الهواء في الماء في صورة فقاعات، وبعد ان تصبح كل فقاعة بحجم محدد تتحرك من الاسفل إلى الاعلى. تساهم هذه الفقاعات بشكل جزئي في الصوت الناتج عن الماء قبل الغليان. بالرغم من ان هذا الصوت منخفض جدا ويصل تردده إلى ١٠٠ هيرتز الا انه يساهم بشكل جزئي في الصوت الصادر.
مهلا ليس هذا هو السبب في الصوت الصادر عن الماء!
اثناء مرور الفقاعات الهوائية من اسفل الوعاء إلى الاعلى فانها تنتقل من مناطق ذات درجة حرارة مرتفعة إلى درجة حرارة منخفضة كثيرا. هنا تفقد الفقاعات مقدار كبير من طاقتها وتنهار. عندما تنهار الفقاعة الهوائية فانها تتلاشى وتترك تجويفا، الماء حول الفقاعة يصطدم بنفسه كما لو انه تعرض لصفعة وتعرف هذه العملية بالتكهف cavitation وهي المسؤولة عن الصوت الصادر عن الماء قبل الغليان وهي عملية لها اثار تدميرية في الطبيعة.
محاكاة لتكهف فقاعة
مع استمرار تسخين الوعاء يصبح حجم الحبيبات اكبر وتنهار بشكل اقوى حتى تصبح ساخنة بدرجة تمكنها من الوصول لسطح الماء. عند هذه النقطة تتحرك الفقاعات حتى السطح ويخمد الضجيج. وعندما يبدأ البخار في الخروج من الماء يتوقف الضجيج ولهذا السبب عندما يبدأ الماء في الغليان يصبح صوته اكثر هدوءا وذلك لان عملية التكهف قد توقفت.
بكل تأكيد تعودنا على سماع صوت الماء على اللهب بشكل اعتيادي وقد اصبحنا على خبرة ودراية بصوت الماء حتى اننا نعلم انه على وشك الغليان حتى بدون النظر له بمجرد ان نسمع التغيرات في الصوت الصادر عن الماء على اللهب. الا اننا كفيزيائيين ندرس كل ظاهرة ونستفيد منها وبالفعل ظاهرة التكهف تستخدم في كثير من الطبيقات الطبية فهي تستخدم في تفتيت الحصى وكذلك في عمليات التجميل وازالة الدهون الزائدة في الجسم ولها تطبيقات عسكرية وهندسية ايضا كما انها مسؤولة عن تلف محركات السيارات في بعض الاحيان.
https://scontent-cai1-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)_(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)3990_(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)(يمنع عرض أرقام الهواتف بدون أذن الإدارة)_n.jpg?oh=30e71d76b674df260a5504c782403bfc&oe=5A7A4F78