فيديو السؤال: تعريف حركة الجزيئات بين منطقتين مختلفتي التركيز الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

أي من الآتي هو المصطلح الصحيح لحركة الجزيئات من منطقة تركيزها فيها مرتفع إلى منطقة تركيزها فيها منخفض؟ أ: الاتزان، ب: الحمل الحراري، ج: الانتشار.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا أن نتذكر اسم العملية التي تنتقل فيها الجزيئات من منطقة تركيزها فيها مرتفع إلى منطقة تركيزها فيها منخفض.

أولًا: دعونا نتذكر ما نعنيه بالتركيز. التركيز مقياس لكمية المادة الموجودة في حجم معين. على سبيل المثال: لنفترض أن لدينا وعاءين، لكل منهما الحجم نفسه، لكنهما يحتويان على كميات مختلفة من غاز معين. يمكننا هنا ملاحظة أن الوعاء الموجود على اليسار يحتوي على عدد من الجزيئات لكل وحدة حجم أكبر من الوعاء الموجود على اليمين. إذن يمكننا القول: إن تركيز الغاز في الوعاء الموجود على اليسار أعلى من تركيزه في الوعاء الموجود على اليمين.

والآن لنفكر كيف يمكن للجزيئات أن تنتقل من منطقة تركيزها فيها مرتفع إلى منطقة تركيزها فيها منخفض. لنفترض أن لدينا وعاء كبيرًا يحتوي على عدد من جزيئات الغاز. ولنفترض أن كل جزيئات الغاز في الوعاء قد أدخلت حالًا إلى الجانب الأيسر. هذا الشكل يوضح مواضع جزيئات الغاز بعد فترة وجيزة. لاحظ أن جميع جزيئات الغاز متجمعة في الجانب الأيسر من الوعاء. يمكننا القول: إن تركيز جزيئات الغاز في هذه المنطقة مرتفع؛ لأن هناك الكثير من جزيئات الغاز التي تشغل جزءًا صغيرًا من حجم الوعاء.

لكن، بمرور الزمن، لن تبقى جزيئات الغاز في المواضع نفسها. نتذكر أن الجزيئات في الموائع، كالسوائل والغازات، تتحرك وفق ما يسمى الحركة البراونية. تشير الحركة البراونية إلى حركة الجزيئات التي تتصادم خلالها بجزيئات أخرى بوتيرة سريعة، مما يؤدي إلى تغيير اتجاهها تغييرًا متكررًا. ونظرًا لأن الجزيئات تتصادم بوتيرة سريعة للغاية، ينتهي الأمر بكل جزيء باتباع مسار معقد للغاية وفريد من نوعه ويبدو عشوائيًّا.

إحدى نتائج الحركة البراونية هي أن الجزيئات تميل إلى التحرك بحيث تنتشر بالتساوي في جميع أنحاء الوعاء. وهذا يعني أن الجزيئات تميل بطبيعتها، إذا أمكن، إلى التحرك إلى المناطق التي يكون تركيزها فيها منخفضًا وليس مرتفعًا.

لمعرفة سبب ذلك، دعونا نلق نظرة على هذا الجزيء. إذا تحرك هذا الجزيء، لسبب ما، إلى اليسار؛ حيث يوجد بالفعل تركيز مرتفع من الجزيئات، فلن يبتعد كثيرًا قبل أن يتصادم مع جزيء آخر، مما يتسبب في تغيير اتجاهه والتحرك مرة أخرى نحو اليمين. لكن إذا تحرك إلى اليمين؛ حيث يوجد تركيز منخفض من جزيئات الغاز، فلن يواجه أي جزيئات في طريقه ليتصادم معها. وهكذا سيستمر الجزيء في الحركة حتى يصل إلى جدار الوعاء.

وينطبق الأمر نفسه على الجزيئات الأخرى. فمن الأسهل عليها التحرك إلى اليمين بدلًا من التحرك إلى اليسار. لذا فإنها تميل إلى الانتشار تدريجيًّا إلى اليمين حتى تتوزع جميع الجزيئات بالتساوي في الوعاء. عندما تنتشر الجزيئات بهذا الشكل، فإنها تشغل منطقة أكبر بكثير مما كانت عليه عندما كانت متجمعة في الجانب الأيسر من الوعاء. وهذا يعني أن الجزيئات توجد الآن في منطقة أقل تركيزًا من التي كانت فيها في البداية.

والآن للإجابة عن السؤال، علينا أن نتذكر الاسم الصحيح لهذه العملية، وهو الانتشار. يحدث الانتشار عندما تتحرك جزيئات المادة من منطقة تركيزها فيها مرتفع إلى منطقة تركيزها فيها منخفض. في المثال الذي ناقشناه حالًا، رأينا الجزيئات تنتشر في اتجاه اليمين إلى أن تتوزع بالتساوي. إذن يبدو أن الخيار ج هو الإجابة الصحيحة. لكن دعونا نلق نظرة على الخيارين الآخرين للتأكد ليس إلا.

الخيار أ هو الاتزان. عندما يكون النظام في حالة اتزان، فهذا يعني أنه مستقر بحيث لا يحدث أي تغير كلي في النظام بمرور الزمن. إذن لا يمكن أن يصف الاتزان العملية التي تتسبب في تغير تركيز المادة وصفًا صحيحًا. ومع ذلك يمكننا القول: إن جزيئات الغاز في حالة اتزان بعد حدوث الانتشار.

بعد ذلك، الخيار ب هو الحمل الحراري. الحمل الحراري مصطلح يستخدم لوصف سلوك المائع عندما تكون لأجزائه المختلفة درجات حرارة مختلفة. هذا ليس ما نناقشه هنا؛ ومن ثم فليست هذه الإجابة الصحيحة أيضًا.

لذا يمكننا التأكد تمامًا من أن الإجابة الصحيحة هي الخيار ج. المصطلح الصحيح لحركة الجزيئات من منطقة تركيزها فيها مرتفع إلى منطقة تركيزها فيها منخفض هو الانتشار.