نسخة الفيديو النصية
من مساحة السطح الصغرى إلى مساحة السطح الكبرى، ما الترتيب الصحيح للصور الآتية لمادة صلبة؟
في الكيمياء، من المهم مراعاة مساحة سطح المادة عند تقييم معدل التفاعل الكيميائي. يجب أن تتصادم الجسيمات بعضها ببعض؛ لكي يحدث التفاعل. حدوث مزيد من التصادمات بين الجسيمات يعني زيادة سرعة حدوث التفاعل. ووفقًا لمساحة سطح المتفاعلات، يتغير معدل التفاعل الكيميائي. دعونا نتناول عينتين تحتويان على الكمية نفسها من المتفاعل؛ إحداهما يكون فيها المتفاعل في صورة قطع أكبر، والأخرى يكون فيها المتفاعل في صورة قطع أصغر، وقد يكون في شكل مسحوق.
عندما تكون المادة في صورة قطع أصغر، يظهر مزيد من الجسيمات التي تتكون منها تلك المادة على السطح، ومن ثم تكون مساحة السطح كبيرة. وعندما تكون المادة في صورة قطع أكبر، لا يظهر كثير من الجسيمات على السطح، وفي هذه الحالة تكون مساحة السطح أصغر. وبما أن الجسيمات يجب أن تتصادم لكي يحدث التفاعل، فإن سرعة حدوث التفاعل ستزداد عند ظهور عدد أكبر من الجسيمات على السطح، وهذا يحدث عندما تكون مساحة سطح المادة أكبر.
في الكيمياء، غالبًا ما نلاحظ أن التفاعلات التي تتضمن مساحيق ومواد صلبة دقيقة تكون أشد من تلك التي تتضمن متفاعلات ذات قطع أكبر. وبوضع ذلك في الاعتبار، يمكننا تحديد الصورة ﺝ على أنها الصورة ذات مساحة السطح الصغرى. هذا لأن المادة الصلبة في هذه الصورة تتكون من قطعة واحدة كبيرة. أما الصورة ﺩ، فلا بد أنها الصورة ذات مساحة السطح الكبرى؛ لأن المادة الصلبة فيها مقسمة إلى عدد كبير من القطع الصغيرة.
يمكننا أيضًا إثبات ذلك رياضيًّا. دعونا نحسب مساحة السطح في الصورة ﺝ والصورة ﺏ. لنفترض أن طول كل ضلع في المكعب يساوي ١٠ سنتيمترات. وعليه، فإن مساحة الوجه الواحد من المكعب تساوي ١٠ سنتيمترات في ١٠ سنتيمترات؛ أي تساوي ١٠٠ سنتيمتر مربع. بما أن المكعب له ستة أوجه، فإن مساحة سطح المكعب تساوي ٦٠٠ سنتيمتر مربع. وإذا قسمنا المكعب الموجود في الصورة ﺝ إلى نصفين، فسنحصل على متوازيي المستطيلات الموضحين في الصورة ﺏ. كل متوازي مستطيلات منهما له أربعة أوجه، طولا ضلعي كل وجه منها هما خمسة سنتيمترات و ١٠ سنتيمترات. إذن، مساحة كل وجه من هذه الأوجه تساوي ٥٠ سنتيمترًا مربعًا.
أما الوجهان المتبقيان، فطول كل ضلع من أضلاعهما يساوي ١٠ سنتيمترات، ومن ثم فإن مساحة كل وجه تساوي ١٠٠ سنتيمتر مربع. وعليه، يمكننا حساب مساحة سطح أحد متوازيي المستطيلات لدينا، وتساوي ٤٠٠ سنتيمتر مربع. لدينا متوازيا مستطيلات في الصورة ﺏ، ومساحة كل منهما ٤٠٠ سنتيمتر مربع. ومن ثم، فإن مساحة السطح الكلية للمادتين الصلبتين في الصورة ﺏ تساوي ٨٠٠ سنتيمتر مربع.
نلاحظ من العملية الحسابية لدينا أن مساحة السطح تزداد عند تقسيم المكعب إلى قطع أصغر. دعونا ننته إذن من حل المسألة بترتيب هذه الصور من مساحة السطح الصغرى إلى مساحة السطح الكبرى. الصورة ﺝ ستكون ذات مساحة السطح الصغرى، وستزداد مساحة السطح عند تقسيم المكعب إلى قطع أصغر بدءًا من ﺏ ثم ﺃ ثم ﻫ، وأخيرًا ﺩ، وهي الصورة ذات مساحة السطح الكبرى.
إذن، الترتيب الصحيح للصور من مساحة السطح الصغرى إلى مساحة السطح الكبرى هو ﺝ ثم ﺏ ثم ﺃ ثم ﻫ وأخيرًا ﺩ.
