تجانس نظام

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

التجانس في الفيزياء والكيمياء (بالإنجليزية: Homogeneity) هو تساوي التكوين عبر نظام بأكمله ، وبالتالي تساوي نوع المحتويات أو تساوي الظواهر.

شكل يوضح التجانس من عدمه.

يستخدم تعبير التجانس على نظام فيزيائي أو مخلوط كيميائي ، كما يعبر عن صفة في الرياضيات وكذلك في تجانس المجتمع وغيرها. فكلها تعطى معنى تساوي أحد الصفات أو الخواص في نظام بأكمله.

مثال[عدل]

عندما نخلط كمية أرز مع كمية من العدس ، ونقلبهما تقليبتين فلا يكون المخلوط متجانسا ، إذن أن عينة المخلوط من قاع الوعاء تختلف عن عينة المخلوط المأخوذة من السطح مثلا. أما بعد تكرار عملية تقليب مخلوط الأرز والعدس لمرات كثيرة ، تصبح كل عينة من النظام (المخلوط) مثل أختها.

ملحوظة: بانسبة ما المطروح يعب حجم العينة دورا كبيرا. إذا كانت العينة 300 سنتيمتر مكعب مثلا يمكن عند مقارنة العينات انها متجانسة ، أما إذا كانت العينة 1 سم مكعب فقط ، فلن تكون العينات متجانسة ، إذ نجد في إحدى العينات مثلا 20 حبة أرز و 18 حبة عدس ، وقد نجد في عينة أخرى 19 حبة أرز و 19 حبة عدس.

مثال أخر : ذوبان الملح في الماء. نظرا للذوبان الكامل للملح في الماء يكون المخلوط متجانسا. أما عند مصب الأنهار في البحر فلا تكون العينات المختلفة البعيدة عن بعضها متجانسة.

اهمية المادة المتجانسة[عدل]

يعتبر الحصول على مواد أولية أو مواد وسطية متجانسة للصناعة من الضروريات ، مثل صناعة أشباه الموصات التي تستخدم كثيرا في الإلكترونيات والواسيب والهاتف المحمول ، ويحتاج إللى تقنيات علمية وتطبيقية وتبدأ باستخراج موادا نقية.

في الكيمياء[عدل]

في الكيمياء تكون المواد المتجانسة إما موادا نقية أو مخلوطات متجانسة ونطق عليها اسم المحاليل. أنظر متجانس.

في المطبخ[عدل]

البيضة الصحيحة غير متجانسة ، ففيها الصفار معزولا عن البياض. ولكي نعمل "أومليت " متجانسا لا بد من ضرب البيض وخلط الصفار مع البياض جيدا. كما تقول سيدة البيت " لقد صنعت عجينة متجانسة لعمل الكيك ".

تبعات التجانس الكيميائي[عدل]

تكون كثافة المادة المتجانسة متساوية في جميع أجزائها. إذا افترضنا غاز مثلا موجود في وعاء كبير ، وحصرنا عند جزء منه كمية حجمها V1 فإنها تحتوي على كمية الغاز مثل حجم مماثل V1 مأخوذ من جهة أخرى من الوعاء . وإذا قسمنا كمية الغاز إلى نصفين متساويين ، فإن كل منهما يحتوي على نفس كمية الغاز التي يحويها الآخر. من ذلك ينتج :

"كمية الغاز للمواد المتجانسة عند تساوي الضغط ودرجة الحرارة تتناسب طرديا مع الحجم ، وبالعكس."

و يتناسب حجم مادة متجانسة تناسبا طرديا مع كمية المادة عند تساوي الضغط p وتساوي درجة الحرارة T.

عندما تكون T == ثابتة وp == ثابت ينتج أن:

V \sim n \qquad \qquad {V \over n} = \mbox{const} \qquad \qquad {V_1 \over n_1}= {V_2 \over n_2}.

تنطبق هذه المعادلة على جميع المواد المتجانسة طالما بقيت درجة الحرارة والضغط ثابتين لا يتغيرا ، وتنطبق على الغاز المثالي وتنطبق أيضا على قانون الغازات المثالية.

  • يسمى المقسوم

 {V \over n} = V_m حجم مولي

  • والمقسوم

 {n \over V} = c تركيز.

كما تنطبق العلاقة التالية على المواد المتجانسة

V \sim m \qquad \qquad {m \over V} = \rho.

تجانس الأبعاد[عدل]

تجانس الأبعاد في المعادلات الرياضية هو أن تحتوي على نفس الوحدات في طرفيها. ولكي تكون المعادلة صحيحة فيزيائيا فلا بد لها من أن تكون متجانسة ، لأن التعادل في المعادلة لا يمكن أن يتم بوحدات تختلف عن بعضها على طرفي المعادلة . ويمكن باختبار الوحدات معرفة عما إذا كانت المعادلة صحيحة فيزيائيا أم لا. فإذا كنا نحسب السرعة مثلا فلا بد من أن تكون الوحدات تحتوي على "الطول /الزمن" ، وإذا كنا نقوم بحساب الطاقة فلا بد وأن تكون الوحدات [كتلة ]•[مسافة]²/[الزمن]², أي مثلا جرام ]•[متر]²/[ثانية]² وهكذا.

وعلى سبيل المثال تنطبق المعادلة الآتية بأكمها ل الطاقة:

E_k = \frac 12 m v^2 ;~~ E = m c^2 ;~~ E = p v ; ~~ E = hc/\lambda

فإذا كانت :

m الكتلة ,

v وc سرعتين ,

p زخم الحركة,

h ثابت بلانك,

λ طول الموجة.

ومن جهة أخرى إذا كانت الوحدات على اليمين من المعادلة ليست [كتلة]•[مسافة]2/[زمن]2, فإنها لا تكون صحيحة و لا تعبر عن الطاقة.

ولكن ليس معنى تجانس معادلة أن تكون صحيحة حيث لا بد أيضا لأن تكون اكميات فيها صحيحة وليست خاطئة. وعلى سبيل المثال ، فقد تكون المعادلة E = m•v2 صية أو غير صيحة عن طاقة جسيم كتلته m يتحرك بالسرعة v ، كما أننا لا نستيع أن نعرف عما إذا جزء المعادلة أعلاه h•c/λ يجب ضربه في 2π أم لا.

ويشكل تجانس المعادلة وسيلة قوية لمعرفة الوحدات المناسبة لمسألة معينة (أنظر تحليل المقاييس).

اقرأ أيضا[عدل]

Science-symbol-2.png هذه بذرة مقالة عن موضوع علمي تحتاج للنمو والتحسين. ساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.