الخاصيــة الشــعرية

الخاصيــة الشــعرية

تلعب ظاهرة الخاصية الشعرية دورا ها فى سريان الماء فى النباتات الحية. فهى التى تمكن جذور النبات من امتصاص الماء بما فيه من مواد مغذية ذائبة من التربة. كما أن الخاصية الشعرية هى التى تجعل الماء يسرى إلى سطح التربة خلال الفتحات الشعرية بين حبيبات التربة. و فى المناطق الجافة يحاول المزارعون الإقلال من فقد التربة للرطوبة و ذلك بأن يجعلوا التربة السطحية أقل تماسكا و بالتالى تتسع الفتحات الشعرية على السطح و يقل سريان الماء إلى أعلى أى تحتفظ الأرض بالماء فترة أطول.
من الأمثلة الأخرى على الخاصية الشعرية هى أنك إذا غمرت طرف فوطة فى الماء و تركتها فترة ستجد أن الماء يرتفع ببطء إلى أعلى الفوطة. كما أن الكيروسين يرتفع فى شريط مصباح الكيروسين بالخاصية الشعرية.

العلاقة بين ارتفاع السائل فى الأنبوبة الشعرية و التوتر السطحى للسائل :
إذا غمرنا طرف أنبوبة زجاجية ذات قطر داخلى صغير رأسيا فى سائل فإننا نلاحظ تغير ارتفاع السائل فى الأنبوبة الشعرية و يعتمد ذلك على زاوية التماس بين السائل و الزجاج. فإذا كانت زلوية التماس حادة كما فى حالة الماء فى الزجاج (المفروض أنها فى حالة الزجاج النظيف و الماء النقى تساوى الصفر) فإن الماء يرتفع فى الأنبوبة الشعرية أما إذا كانت الزاوية أكبرمن 90 درجة كما فى حالة الزئبق و الزجاج فإن السائل ينخفض فى الأنبوبة الشعرية.

تفسير الخاصية الشعرية
تفسير ارتفاع الماء فى الأنبوبة الشعرية:
عندما يغمر طرف الأنبوبة الشعرية فى الماء يتقعر سطح الماء المواجه للهواء. و نتيجة لذلك يكون الضغط على الجانب المواجه للهواء عند النقطة M أكبر من الضغط على الجانب الآخر فى باطن السائل عند النقطة N

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

بمقدار _~p = 2 g cos J/r حيث g معامل التوتر السطحى و J زاوية التماس و r نصف قطر الأنبوبة. و لذلك يرتفع الماء فى الأنبوبة إلى ارتفاع h حتى يعادل الفرق فى الضغط عند النقطتين M , N أى أن :
_~ p = 2 g cos J/r = hrg

تفسير انخفاض الزئبق فى الأنبــوبة الشــعرية:
إذا غمر طرف الأنبوبة الشعرية رأسيا فى الزئبق يتحدب سطح الزئبق إلى الخارج و نتيجة لذلك يكون الضغط عند نقطة P₂ التى تقع على جانب سطح السائل و فى باطنه أكبر من الضغط عند النقطة P₁ التى تقع على الجانب الآخر للسطح فى الهواء. أى أن الضغط أسفل سطح السائل يكون أكبر من الضغط أعلاه بمقدار : _~p = 2 g cos J/r حيث g معامل التوتر السطحى و J زاوية التماس و r نصف قطر الأنبوبة.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

و بذلك يكون مستحيلا أن يظل سطح الزئبق كما هو لذلك ينخفض سطح الزئبق داخل الأنبوبة بمقدار h ليتعادل الضغط على جانبى سطح الزئبق.
_~p = 2 g cos J/r = hrg
حيث r كثافة الزئبق وg عجلة الجاذبية و من هذه العلاقة نجد أن التوتر السطحى يساوى :

من هذه العلاقة نجد أن ارتفاع السائل يتوقف على :

1. 
   نصف قطر الأنبوبة الشعرية حيث يزدادارتفاع السائل كلما نقص نصف قطر الأنبوبة .
   
2. 
   زاوية التماس حيث:
   

أ‌) يرتفع السائل فى الأنبوبة عن سطحه الخالص خارجها إذا كانت زاوية التماس بين السائل و مادة الأنبوبة حادة و بذلك يكون جيب تمامها أى المقدار cos J كمية موجبة.
ب‌) ينخفض السائل فى الأنبوبة عن سطحه خارجها إذا كانت زاوية التماس منفرجة حيث أن جيب تمامها يكون سالبا.
3) كثافة السائل حيث يزداد الإرتفاع أو الإنخفاض كلما قلت الكثافة و العكس صحيح .

تطبيقات على التوتر السطحى
1) قدرة الصابون و المنظفات الصناعية على التنظيف:
عند سكب ماء نقى على لوح من الزجاج مغطى بطبقة دهنية تلاحظ أن الماء ينتشر عليه على هيئه قطرات متقطعه بسبب كبر معامل التوتر السطحى للماء . ولكن عند أضافة الصابون الى الماء يعطى محلولا معامل التوتر السطحى له أقل لذلك عند سكبه على اللوح الزجاجى السابق ينتشر على سطحه ويبلله تماما فيتمكن بذلك الصابون من ازاله البقع
2) قتل يرقات البعوض :
يلقى الزيت أو الكيروسين فوق سطح الماء ليعمل على قتل يرقات البعوض. فالزيت و الكيروسين لهما كثافة أقل من كثافة الماء و لذلك فهى تطفو فوق سطح الماء .بالإضافة إلى ذلك فكل من الزيت و الكيروسين له توتر سطحى أقل من التوتر السطح للماء لذلك لا يمكن ليرقات البعوض أن تعلق به فتغوص و تغرق بينما تتعلق يرقات البعوض بسطح الماء لكبرالتوتر السطحى له بالنسبة للزيت أو الكيروسين.
3) تسوية فوهات الأنابيب الزجاجية :
عند قطع انبوبة زجاجية يقوم صانع الزجاج بتسخين فوهتها إلى درجة الانصهار حيث تعمل خاصية التوتر السطحى للزجاج المنصهر على جذب الأجزاء الحادة فيستدير طرف الأنبوبة بشكل منتظم.

الخاصية الشعرية هي خاصية فيزيائية يتم بواسطتها انتقال السائل من الأسفل إلى الأعلى، كانتقال الماء من أسفل الشجرة (الجذور)إلى أعلاها(الأوراق)، أو كارتفاع السائل عن طريق (أنبوب) من الأسفل إلى الأعلى (دون التأثير عليه بقوة خارجية)عند وضعه فيإناء. فعندما يوضع الأنبوب الزجاجي في الماء تنجذب بعض جزيئات الماء لجزيئات السطح الداخلي للأنبوب بفعل قوة تسمى قوةالتلاصق، وتشد جزيئات الماء هذه بدورها جزيئات الماء الأخرى المجاورة لها بفعل قوة تسمى قوة التماسك، مما يؤدي إلى ارتفاعالماء في الأنبوب الزجاجي، ويستمر ارتفاع الماء إلى أعلى في الأنبوب الزجاجي إلى أن يصبح وزنه مساوياً لقوة الشد تلك، فيتوقفعندها ارتفاع الماء في الأنبوب ويزداد أثر هاتين القوتين في الأوعية أو الأنابيب الضيقة عنها في الواسعة، وبذا يكون مستوى سطحالسائل في الأنبوب الشعري أعلى منه في الحوض، وتعرف هذه الظاهرة بالخاصية الشعرية.
drawGradient()وكذلك فان للخاصية الشعرية دور مهم في حياتنا فهى تلعب دور كبير في عمليات ترشيح الدم في الكلى كما أن من معجزات اللهسبحانة وتعالى في جسم الانسان أن خلق الحالب (الانبوبة الضيقة التى تصل من الكلى إلى المثانة لتنزيل قطرات البول للمثانة)ليست مستقيمة بل معوجة حتى لا يرتجع البول مرة أخرى بالخاصية الشعرية إلى الكلى ويؤدى إلى الفشل الكلوي. ومن أبسطالمشاهد التى نراها في حياتنا اليومية هى ارتفاع الماء بالخاصية الشعرية عند وضع شفاطة ضيقة في كأس فيه ماء إلى مستوىمعين ليتوقف عند تساوي الضغط الجوى مع ضغط عمود السائل.
drawGradient()
ويتأثر أيضا ارتفاع السائل بعدة عوامل:

كثافة السائل.
قطر الانبوبة الشعرية.
الضغط الجوي.

[عدل] الخاصية الشعرية بالتربة
تنتج من قوتين هما :

التجاذب (Cohesion) : ويحدث بين جزئيات الماء.
الالتصاق (Adhesion) : ويحدث بين جزئيات الماء وجزيئات التربة المختلفة.
كنتيجة لهذه القوى فان المياه تسحب في المسامات ذات الأقطار الصغيرة في اتجاه معاكس للجاذبية فوق مستوى المياه الجوفية لتشكل منطقة رطبة تسمى منطقة الشعيرات المائية، وهو ما يحدث في (Glass Tube) ذو قطر صغير عند وضع إحدى طرفيه في خزان ماء والطرف الأخر مفتوح للضغط الجوي. يرمز لسمك الحافة الرطبة ب (hc) عادة ما تكون هذه المنطقة ذات سمك أكبر في التربة ذات الحبيبات الناعمة منها في التربة ذات الحبيبات الخشنة لان قطر المسامات يكون أصغر.
منقول...