چرا حباب های هوا به سطح آب بالا می روند؟

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 852

سپاس: 524

جنسیت:

تماس:

چرا حباب های هوا به سطح آب بالا می روند؟

پست توسط rohamjpl »

می توانید با ذکر یک مثال متداول شروع کنید: بالن پر شده با هلیم بالا می رود. باید از او بپرسید که چرا وقتی همه چیزهای دیگر پایین می آید بالا می رود؟ پاسخ این است که چگالی بالون به مراتب کمتر از چگالی هوا است.
حباب در آب نیز همین است. حباب حاوی هوا است که چگالی کمتری نسبت به آب دارد. بنابراین ، حباب بالا می رود.
چرا اجسام با تراکم کمتری در داخل آب بالا می روند؟
مولکول های آب در حرکت مداوم هستند و اغلب به حباب برخورد می کنند. وقتی به حباب برخورد می کنند ، حباب را فشار می دهند. مولکول های آب از هر طرف به حباب برخورد می کنند: بالا ، پایین ، چپ ، راست ، جلو ، عقب. به دلیل گرانش ، فشار در پایین حباب بالاتر از فشار در بالای حباب است یا به عبارت دیگر ، نیروی وارد شده توسط مولکول های آب که در پایین حباب برخورد می کنند بیشتر از نیروی اعمال شده توسط مولکول های آب در بالای حباب. جاذبه به صورت پهلو وجود ندارد. بنابراین ، نیروهای اعمال شده از راست ، چپ ، جلو و عقب لغو می شوند. در اثر آب با یک نیروی خالص رو به بالا باقی می مانید. حباب شما مقداری وزن دارد ، با این حال ، وزن حباب آنقدر قابل توجه نیست که بتواند نیروی صعودی وارد شده توسط آب را لغو کند. بنابراین ، حباب بالا می رود.
آب را در یک ظرف تعادل در نظر بگیرید.
تصویر
یک قطعه آب کوچک از ارتفاع h بگیرید. این قطعه آب دارای وزن است اما چرا آب زیر را فشرده نمی کند و نمی ریزد؟ به این دلیل است که آب زیر نیرویی بزرگتر از نیروی وارد شده توسط آب بالای آن اعمال می کند به گونه ای که نیروی خالص موجود در بلوک آب صفر است.
$upward force = downward force$
$(P + \Delta P)A = PA + mg \tag{1}$
جرم آب موجود در بلوک را می توان با توجه به تراکم آن بیان کرد.
$m = \rho V = \rho Ah \tag{2}$
با جایگزینی (2) در (1) ، ما بدست می آوریم:
$(P + \Delta P)A = PA + \rho Ahg$و$P + \Delta P = P + \rho hg$و$\Delta P =\rho hg$
فشار زیر بلوک ΔP بیشتر از فشار بالای آن است.
$F_{net} = \Delta P A - mg$و$F = V\rho g - (V\sigma) g$و$F = Vg(\rho - \sigma)$
نیروی رو به بالا خالص به اختلاف چگالی مایع و بدن غوطه ور بستگی دارد. از آنجا که چگالی حباب کمتر است ، یک نیروی خالص به سمت بالا وجود خواهد داشت.حباب به سطح بالا می رود زیرا وزن آن کمتر از آب است. اگر در یک بطری آب حباب هوا وجود داشته باشد ، آب توسط نیروی جاذبه پایین می آید و هوا توسط نیروی جاذبه پایین می آید - و آب هوا را از مسیر خارج می کند.
برخی از ترفندهای خنده دار به دلیل این واقعیت وجود دارد. آب هوا را از مسیر خارج می کند ، اما هوا باید جایی برای رفتن داشته باشد. به عنوان مثال ، هنگامی که یک بطری نوشابه را پاک می کنید و آن را زیر و رو می کنید ، و به نظر می رسد که نوشابه روی هوا شناور است. سودا قطعاً از هوا سنگین تر است (یا واقعاً دی اکسید کربن در مورد سودا) اما سودا به طور مساوی بر روی گاز فشار می آورد.
یاشاس سماگا در پاسخ فوق چگالی را کاملاً توصیف کرد. دلیل این کار او این بود که چند مولکول در حجم ، مثلاً در بطری ، مهم است. هر مولکول دارای وزن است. به عنوان مثال ، آب H2O است و هوا مخلوطی تقریباً 78٪ ازت ، 21٪ اکسیژن و 1٪ آرگون با برخی گازهای دیگر است. جرم مولکول آب از مولکول هوا کمتر است ، بنابراین در واقع وزن آن کمتر از یک مولکول هوا است! اما ، اگر یک بطری آب و یک بطری هوا دارید و بطری های آن یک اندازه هستند ، تعداد زیادی مولکول آب در بطری آب در مقایسه با تعداد مولکول های هوا در بطری هوا وجود دارد. چگالی آب باعث می شود وزن آن بیش از هوا باشد. به همین دلیل است که ما در مورد چگالی صحبت می کنیم.
اگر هوا را خیلی سرد کنید ، دقیقاً مانند اینکه اگر بخار سرد شوید ، به آب مایع تبدیل می شود ، هوای خیلی سرد به هوای مایع تبدیل می شود (که چگالی بیشتری نسبت به آب دارد و اگر می توانید آب مایع و هوای مایع را با هم مخلوط کنید به نوعی از یخ زدگی آب مایع جلوگیری کنید ، هوای مایع به پایین فرو می رود).
یک سوال خوب برای پیگیری این سوال خواهد بود که چرا یخ روی آب شناور است؟ این تنها ماده جامدی نیست که به شکل مایع خود شناور است ، سیلیکون جامد و آرسنیک به همان شیوه رفتار می کنند. دلیل اینکه یخ روی آب شناور است ، متبلور شدن یخ است. در آب ، مولکول های H2O بسیار آزاد روی یکدیگر شناور می شوند. به صورت جامد ، در جای خود قفل می شوند. به طور معمول با مواد جامد ، مولکول ها محکم در کنار یکدیگر قفل می شوند. در مورد یخ ، مولکول ها در جای خود دور از یکدیگر قفل می شوند که باعث می شود یخ از چگالی کمتری برخوردار باشد...hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
تصویر

ارسال پست