.





ضبط الحياة الدقيق للكائنات البحرية !

15578766_713585252136665_6092721136493704717_n.pngoh5bd239bb7a567a3101a5211949dd4054oe58E15ED4

(1) كيف تعيش الكائنات البحريّة في المناطق الباردة ؟

في معظم المواد – لمّا تكون في الصورة الصلبة (بلورات) – وعندما نقوم بزيادة درجة الحرارة عليها، تنتقل من الصلب الى السائل عند درجة حرارة معينة تسمى (Melting point)
 وفى معظم المواد المعروفة (في صورة بلورات) يصاحب ذلك نقص في الكثافة ؛فكلما زادت درجة الحرارة كلما قلت الكثافة تدريجياً ، حتى يحدث هبوط مفاجئ للكثافة عند نقطة الذوبان (Melting point).ثم يستمر الهبوط تدريجياً مرة أخرى بعدها .. كما في الصورة 1 (a)
 إلا فى حالات نادرة جداً لبعض البلورات مثل : بلورة الثلج . فعندما نقوم بزيادة درجة الحرارة عليها تقل الكثافة تدريجياً .. و لكن عند نقطة الذوبان يحدث العكس لأن الكثافة تزداد بصورة كبيرة و مفاجئة !. و تستمر في الزيادة لفترة قصيرة جداً (إذا قمنا بزيادة درجة الحرارة بعد نقطة الذوبان ) ، ثم تقل تدريجياً بعد حوالى أربع درجات مئوية بعد نقطة الذوبان. كما في الصورة 1 (b)
 لذلك عندما تتجمد المياه في بعض البحيرات ؛ يرتفع الثلج على السطح (لأن كثافته أقل من السائل) و يبقى الماء في صورته السائلة في القاع لأن كثافته أعلى ؛ مما يسمح لحياة الكائنات البحرية !

 فلو كانت بلورة الثلج تتبع نفس القاعدة كما في بقية البلورات عندما تكون البلورة كثافتها أعلى من كثافة السائل ؛ لكان الثلج المتكون على السطح سيغوص الى القاع و لتجمد القاع كله مما سينتج عنه موت الكائنات البحرية!

(2) ولكن كيف تغوص الأسماك في الماء مع أنَّ وزنها أكبر من قوة دفع السائل لها ؟

للإجابة على هذا السؤال دعنا نوضح بعض المفاهيم ..
في الصورة (2) معادلة هامة في علم الـ (Fluid Mechanics) .. و هي تصف حالة الجسم المغمور تماماً في سائل ( Totally submerged object) ..
و المعادلة تربط ما بين قوتين , قوة دفع السائل للجسم لأعلى (B) , و وزن الجسم لأسفل (F) ..
• لو تغلبت قوة دفع السائل (B) و كانت أكبر من وزن الجسم (F) سيطفو الجسم .
• لو تغلب الوزن (F) على قوة الدفع (B) سينزل الجسم للقاع .
• ما الذى يحدد أي حالة من الحالتين السابقتين ؟ . كما في الصورة ،كثافة السائل[ P f] وكثافة الجسم[ P o] .
• لو كانت كثافة السائل أكبر من كثافة الجسم (الفرق سيكون موجباً)؛ وبالتالي يكون (B) أكبر من (F) و يطفو الجسم .
• لو كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل (الفرق سيكون سالباً) ؛ وبالتالي يكون (F) أكبر من (B) و يهبط الجسم للقاع .
الأسماك :
وزن السمكة (F) في الأصل أكبر قليلاً من قوة دفع السائل (B) .. فمن المفترض أنها تهبط للقاع و لا تستطيع الطفو و العوم !
ما الذي يحدث هنا ؟!
 في الحقيقة السمكة مزودة بخاصية هامة تُمكنها من التلاعب بكثافة جسمها !

 فهى مزودة بمثانة هوائية (Swim Bladder) تقوم بنفخها (ليزداد حجمها) و إذا ازداد الحجم (مع ثبات الكتلة) قلت الكثافة حتى تجعل كثافة جسمها أقل من كثافة السائل ؛ فيُصبح بذلك (B) أكبر من (F) و تستطيع الطفو ..


مراجع :
(1) Richard Turton , Physics of solids .
(2) Young & Freedman , University Physics .


رابط المنشور على صفحتنا

.


لا توجد تعليقات

اكتب تعليق



من أعد المقال؟