بحث شامل ومعمق في الفيزياء العامة


نقاط قياس المرجعية


تمهيد :

لماذا نصف الماء بأنه سائل والحديد بأنه صلب والأوكسجين بأنه غاز ؟

من المعروف أن جميع المواد يمكن أن توجد في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية ، فالماء مثلاً يمكن أن يكون سائلاً فنستعمله في منازلنا لأغراض شتى ، ويمكن أن يكون صلباً على شكل ندف ثلج أو مكعبات جليدية، ويمكن أن يكون على شكل بخار في الهواء الجوي . وما ينطبق علىالماء ينطبق على المواد الأخرى ، فالحديد يمكن أن يصبح سائلاً ويصبح غازاً بالتسخين ، والصخور تنصهر وتسيل والجزء الغازي من مكوناتها يتطاير في الجو .

النقطة المرجعية :

الكل منا يعرف أن الماء سائل ، وملح الطعام صلب ، والأوكسجين غاز ، فما الأساس الذي جعلنا نصف الماء بالسيولة ، ولماذا لم نصفه بانه صلب ( الجليد ماء صلب ) وفي المناطق القطبية لايوجد ماء سائل بل ماء صلب ، أو بأنه غاز ( بخار الماء هو الحالة الغازية للماء ) ، ولماذا نقول عن الحديد أنه صلب ( مع أنه يمكننا أن نحوله إلى سائل وإلى غاز بإعطائه كمية من الحرارة ) ، ونقول عن الأوكسجين أنه غاز مع أنه يمكننا أن نسيله ونجمده ، وكما ذكرنا أعلاه يمكننا أن نحول أي مادة من المواد من حالة إلى أخرى . ولكن يبقى السؤال على أي أساس نقول أن هذه مادة سائلة ، وأن تلك غازية ، وثالثة صلبة ؟ لقد وضع العلماء نقطة مرجعية يحدد على أساسها كون المادة سائلة أو صلبة أو غازية . هذه النقطة المرجعية تتعلق بدرجة الحرارة والضغط، فبالنسبة لدرجة الحرارة وضع مفهوم :

درجة حرارة المختبر أو درجة حرارة الغرفة Room Temperature وهي الدرجة 25 ْ م (حوالي 298 ْ K مطلقة) .

وبالنسبة للضغط : فانقطة المرجعية هي ضغط جوي نظامي واحد وعلى ذلك يكون السؤال كالتالي : ماهي حالة الماء عند درجة حرارة المختبر وضغط جوي نظامي ؟ الجواب : إنه سائل . إذن الماء في الحالة السائلة . ولايمكن أن يكون الماء صلباً ( جليداً ) في هذين الشرطين ، أي لايمكن ان يستمر في حالة الصلابة ضمن هذين الشرطين ، وقد يقول قائل ولكن بخار الماء موجود وباق تحت هذين الشرطين ونرد على ذلك بالقول أن الجزء الأكبر الماء في الطبيعة تحت هذه الشروط هو الماء السائل ، (98%) أن بخار الماء لا يمثل إلا كمية ضئيلة (0.00004%) مقارنة بالماء السائل ، وأن طاقة حركة جزيئاته تختلف عن طاقة حركة جزيئات الماء السائل .

ماذا عن الحديد ؟ إنه تحت هذين الشرطين صلب ، لذلك نقول أن الحديد مادة صلبة .

إذن الأوكسجين ـــــ .

إذن زيت الزيتون ـــــ .

إذن ورق الشجر ـــــ .

إذن الصخر مادة ـــــ .

إذن الورق مادة ـــــ .


ما حالة الأوكسجين تحت هذين الشرطين ؟

ما حالة زيت الزيتون تحت هذين الشرطين ؟

ما حالة ورق الشجر تحت هذين الشرطين ؟

ما حالة الصخر تحت هذين الشرطين ؟

ما حالة الورق تحت هذين الشرطين ؟



نقاط قياس المرجعية

الخلاصة :

يمكن لأي مادة موجودة في الطبيعة أن تكون غازية أو سائلة أو صلبة وذلك اعتماداً على شروط الحرارة والضغط التي تخضع لها .

- لوصف المادة بأنها صلبة أو سائلة أو غازية نبحث في حالتها تحت الشرطين المتفق عليهما بين علماء الطبيعة وهما : درجة حرارة الغرفة 25 ْ م وضغط جوي نظامي واحد .


 اختلاف النقاط المرجعية :

نقول عن الصخر بانه ثقيل إذا قارناه بالماء ، وأنه خفيف إذا ما قارناه بالحديد ، والألمنيوم على الرغم من خفته فهو أثقل من الماء ، ولكنه أخف من النحاس والحديد ، وغاز الكلور خفيف بالمقارنة مع الماء السائل، ولكنه ثقيل بالمقارنة مع الهواء والأوكسجين ، إذن حينما نقول خفيف أو ثقيل فهناك نقطة مرجعية أو فكرة محددة نعتمدها .

المرجع ضروري لوصف أي شيء فنحن نقول أن جبل صنين في لبنان عال ( ارتفاعه 2548م) ولكنه بالمقارنة مع جبال الألب يعتبر منخفضاً ، وجبال الألب إذا قورنت مع الهملايا تعتبر منخفضة ، ولكن عندما نعتمد النقطة المرجعية وهي سطح البحر ، يكون جبل صنين مرتفعاً وكذلك الألب والهملايا مع الأخذ بعين الاعتبار أنها مختلفة في ارتفاعاتها . وحتى لا تستعمل الدول والأشخاص نقاطاً مرجعية مختلفة فقد اتفق علماء العلوم الطبيعية على وضع نقاط مرجعية واحدة تستخدم في كل أنحاء العالم وأنت تعرف الكثير من هذه النقاط ونذكرك بالبعض منها:

- مبدأ قياس الارتفاع والانخفاض في مستوى سطح الأرض هو سطح البحر حيث يعتبر ارتفاعه صفر متر .

- مبدأ قياس المسافات والأبعاد هو الوحدة المتفق عليها وهي المتر .

- مبدأ قياس درجة الحرارة هو الدرجة المئوية (Celsius) أو الدرجة المطلقة (Kelvin) .

- مبدأ قياس الضغط الجوي هو ضغط جوي نظامي واحد عند سطح البحر وسطح البحر هو مبدأ قياس الارتفاعات كما عرفنا .

- مبدأ قياس شدة التيار الكهربائي هو وحدة الأمبير .

نقاط قياس المرجعية

التقويم :

1- ما حالة كل مادة من المواد التالية لو اتفق العلماء على :

أن النقطة المرجعية هي صفر ْ م ، وضغط جوي واحد .

هـ - الأوكسجين .


د- الشمع .


ج- زيت الزيتون .


ب- الحديد .


أ- الماء .

ي- النيتروجين .


ط- السولار .


ح- الزبدة .


ز- السكر .


و- ثاني أوكسيد الكربون .



2- ما هي النقطة أو الوحدة المرجعية لكل من :

1- قياس حجوم المواد .

2- قياس كثافات المواد .

3- قياس أبعاد كواكب المجموعة الشمسية .

4- قياس أبعاد النجوم .

5- تحديد الوقت ( الساعة ) في كل بلد .