რატომ „არ სველდება“ ბატი?

ვაგრძელებთ სტატიების ციკლს, სადაც ინტერაქტივის გარეშე ისევ ფიზიკის შესახებ მოგითხრობთ. მას შემდეგ, რაც გავარკვიეთ, რომ სხეული შედგება განუწყვეტლივ მოძრავი მოლეკულებისგან და ატომებისგან, ახლა შევეცდებით გავარკვიოთ ამ ნაწილაკებს შორის არსებული  „ურთიერთ დამოკიდებულებები“.

საგნები, ფიზიკის ენაზე – სხეულები, რომელიც ჩვენ ირგვლივ არსებობს, არ იშლება. უფრო მეტიც მყარი სხეულის გაჭიმვა ან დამტვრევა საკმაოდ ძნელია. რით აიხსნება ეს? თუ წარმოვიდგენთ, რომ ნივთიერება ცალკეული მოლეკულისგან და ატომისგან შედგება, მაშინ სხეულის გაჭიმვისას წინააღმდეგობის ძალის აღძვრის მიზეზად შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ნაწილაკებს შორის უნდა არსებობდეს მიზიდულობის ძალა. ჩავთვლოთ, რომ ეს ასეა – ყოველი მოლეკულა იზიდავს მეზობელ მოლეკულას და თვითონაც მიიზიდება მისგან. მართლაც, ამ ვარაუდს ასაბუთებს ცნობილი ექსპერიმენტი: ფართო ჯამში ჩავასხათ წყალი. დინამომეტრზე ჰორიზონტალურად დავკიდოთ მინის ფირფიტა და შევახოთ იგი წყლის ზედაპირს (სურ. 1). ფირფიტის წყლისგან მოწყვეტა საკმაოდ რთულია. თითქოს წყალი იზიდავს ფირფიტას და არ უშვებს მას ზემოთ. დინანომეტრის ჩვენება სწორედ წყლის მოლეკულების მიზიდვის ძალას გვიზომავს.

 

სურ. 1.

ეს ჩანს იქიდან, რომ ფირფიტა, წყლის ზედაპირიდან მოწყვეტის შემდეგ, დასველებულია. მაშასადამე, წყვეტა ხდება არა იმ ადგილებში, სადაც წყლის მოლეკულები მინის მოლეკულებს ეხება, არამედ, იქ, სადაც წყლის მოლეკულები ერთმანეთს ეხება. თუ მოლეკულათა შორის მიზიდულობის ძალა მართლა არსებობს, მაშინ რით აიხსნება ის ფაქტი, რომ  მყარი სხეულის, მაგალითად ცარცის ან მინის ნატეხების შეერთება შეუძლებელია? თუ ნაწილაკებს შორის მიზიდულობა არსებობს, მაშინ ნატეხების გამთლიანება არ უნდა გაგვიჭირდეს. ეს კი არ ხერხდება.

ახლა განვიხილოთ და გამოვიკვლიოთ სურ. 2-ზე წარმოდგენილი ექსპერიმენტი.

სურ. 2.

ტყვიის ორი ცილინდრის ფუძე კარგად გავაპრიალოთ, ამით ზედაპირს მოვაცილებთ ჟანგს და ჭუჭყს. ამის შემდეგ, თუ მათ ერთმანეთს მჭიდროდ მივადებთ, ცილინდრები ერთმანეთს მიეკვრება. უფრო მეტიც, მნიშვნელოვან დატვირთვასაც კი გაუძლებს. ახლა შევეცადოთ ავხსნათ ეს მოვლენა. ჟანგისა და ჭუჭყის მოცილების შემდეგ ცილინდრების  მჭიდროდ ერთმანეთზე მიდებით სხეულები და შესაბამისად, მათი ზედაპირის მოლეკულები მეტისმეტად მივუახლოვოთ ერთმანეთს. თუ ვივარაუდებთ, რომ მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალა შესამჩნევი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ისინი ძალიან ახლოს არიან ერთმანეთთან, მაშინ გასაგები ხდება, რატომ არ ერთდება გატეხილი ცარცის ან მინის ნატეხები. გადატეხის შედეგად წარმოქმნილი ზედაპირების უსწორმასწორო ფორმა ხელს უშლის მოლეკულების იმდენად მიახლოებას, რომ მათ შორის მიზიდულობის ძალა აღიძრას. მართლაც ასეა. თურმე საკმარისია, ცარცის ნატეხებს შორის არსებობდეს ძალიან მცირე მანძილი (0,000001 სმ), რომ მოლეკულებს შორის მიზიდულობა საკმაოდ შესუსტდება და შესამჩნევიც აღარ იქნება. მაგრამ თუ გადანატეხ ზედპირებს წებოთი დავფარავთ, უსწორმასწორო ადგილები შეივსება. ამის შემდეგ, თუ ნაჭრებს გადატეხის ზედაპირებით მჭიდროდ მივადებთ ერთმანეთს და წებოს გაშრობას დაველოდებით, ნამტვრევები შეწებდება. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ წებოს მოლეკულები ერთმანეთზეც და ნამტვრევების მოლეკულებზე მიზიდულობის ძალით მოქმედებს.

ახლა გასაგები ხდება, რატომ არის ადვილი პლასტელინის, ან სველი თიხის ნაჭრების ერთმანეთზე მიკვრა. რბილი სხეულების ზედაპირის ერთმანეთთან მიახლოება და შესაბამისად, მოლეკულების ერთმანეთთან „საჭირო“ მანძილზე მიყვანა ხომ გაცილებით ადვილია?!

ესე იგი, ნივთიერების შემადგენელი ნაწილაკები – მოლეკულები და ატომები ერთმანეთს იზიდავენ მაშინ, როცა მათ შორის მანძილი ძალიან მცირეა. დაახლოებით მოლეკულათა ზომის.

მაგრამ თუ ვივარაუდებთ, რომ მოლეკულებს შორის მხოლოდ მიზიდულობის ძალები არსებობს, მაშინ შეუძლებელია აიხსნას, რატომ არის პრაქტიკულად შეუძლებელი წყლის დგუშით შეკუმშვა? ან რატომ არის რთული მყარი სხეულის შეკუმშვა? მიზიდვის ძალებთან ერთად ხომ არ მოქმედებს მოლეკულებს შორის გამზიდვის ძალებიც? მართლაც, ნაწილაკებს შორის მხოლოდ მიზიდვის ძალები რომ არსებობდეს, მაშინ მათ შორის შუალედები არ იქნებოდა. მიზიდვის გამო ისინი შეერთდებოდნენ. ეს კი არ ხდება.

ამრიგად, ნივთიერების ნაწილაკებს შორის მანძილის გაზრდისას ისინი ურთიერთმიიზიდებიან, ხოლო მიახლოებისას კი – განიზიდებიან (სურ. 3).

სურ. 3.

თუ გავიხსენებთ ატომის აგებულებას, მაშინ ამ ურთიერთქმედების (მიზიდვა-განზიდვის) გამომწვევი მიზეზების ახსნასაც შევძლებთ. როცა მყარი სხეულის ატომები წონასწორობაშია, მათ შორის მანძილი დაახლოებით მათი დიამეტრის ზომისაა. ამ მდგომარეობაში მიზიდვის ძალა განზიდვის ძალის ტოლია. სხეულის გაჭიმვისას, ატომებს შორს მანძილი აღემატება წონასწორობის შესაბამის მანძილს. ამ დროს გააქტიურდება მიზიდულობის ძალა. ერთი ატომის ბირთვი (+) იზიდავს მეორე ატომის ელექტრონებს (-) და პირიქით, მეორის ბირთვი (+) იზიდავს პირველის ელექტრონებს (-). ხოლო სხეულის შეკუმშვისას, ატომებს შორის მანძილი მცირდება წონასწორულ მანძილთან შედარებით. ამ დროს გააქტიურდება განზიდვის ძალები. ერთი ატომის ბირთვი(+) განიზიდავს მეორე ატომის ბირთვს (+), ასევე ერთმანეთს განიზიდავენ მეზობელი ატომების ელექტრონები (-).

ამგვარად, ნივთიერების შემადგენელი ნაწილაკები – მოლეკულები და ატომები ურთიერთქმედებენ – მიიზიდებიან და განიზიდებიან (სურ. 4).

სურ. 4.

ახლა დავუბრუნდეთ სურ. 1-ს. გავიხსენოთ, რომ წლის ზედაპირიდან მოწყვეტილი მინის ფირფიტაზე აღმოჩნდა წყლის წვეთები. ანუ წყალმა დაასველა მინა. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ წყლის მოლეკულები უფრო სუსტად იზიდავენ ერთმანეთს, ვიდრე წყლის და მინის მოლეკულები. თუ წყალში ჩავუშვებთ პარაფინის ან ცვილის ფირფიტას, მას წყლიდან მშრალს ამოვიღებთ. ანუ წყალი პარაფინს და ცვილს არ ასველებს. წყალი არ ასველებს არც ცხიმიან ზედაპირს. არადასველებადობა იმით აიხსნება, რომ სითხის მოლეკულები უფრო ძლიერ მიიზიდება ერთმანეთისკენ, ვიდრე მყარი სხეულის მოლეკულებისკენ.

ახლა კი ვუპასუხოთ ჩვენს კითხვას – რატომ არ „სველდება“ ბატი? გავიხსენოთ, რომ მცურავი ფრინველები ბუმბულზე ნისკარტით ისვამენ ცხიმს, რომელსაც განსაკუთრებული ჯირკვალი გამოყოფს, ამიტომ მათი ბუმბული წყლით არ სველდება. ბუმბულის ქვეშ ღინღლი ყოველთვის მშრალია, თუმცა განსაკუთრებით საშიშია ფრინველებისთვის წყლის ნავთობით დაბინძურება, რადგან ნავთი ასველებს ფრინველის ფრთებს, წყალი აღწევს ღინღლის ქვეშ ფრინველის სხეულამდე. ამ დროს შესაძლებელია ფრინველის დასველება და გაყინვა.

ამგვარად, დასველება-არდასველების მოვლენებიც განპირობებულია ნივთიერებათა მოლეკულებს შორის ურთიერქმედების – მიზიდვა-განზიდვის ძალების არსებობით.

 

ლიტერატურა

  1. ილუსტრაციები მოლეკულათა შორის ურთიერთქმედების შესახებ

https://www.slideshare.net/makasya/7-29135135;

  1. ა. პერიშკინი, ნ. როდინა. ფიზიკა VII კლასი. 1989 წ;
  2. ელენე სურგულაძე. მანანა კასრაძე. ფიზიკა VII კლასი. 2003 წ;
  3. გიორგი გედენიძე, ეთერ ლაზარაშვილი. ფიზიკა VII კლასი. 2001 წ;
  4. ეთერ ბასიაშვილი. ფიზიკა VII კლასი. 2005 წ .

კომენტარები

comments