حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

عندي قضية للبحث في كتاب الكيمياء للصف الأول ثانوي علمي

1- ابحث عن العلاقات التي استخدمها ميليكان في حساباته ..

2- ابحث كيف استطاع ميليكان حساب كتلة قطرة الزيت..

اليكم الجواب .. بالتوفيق

بسم الله الرحمن الرحيم

العالم ميليكان

ولد (Robert Andrews Millikan) روبرت أندروس ميليكان في عام 1868 في موريسون باليينوى وتوفي عام 1953 بعد دراسته في الولايات المتحدة وألمانيا شغل ميليكان منصب الأستاذية في جامعة شيكاغو وفيما بعد في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا باسادينا .

ميليكان معروف على وجه الخصوص لتعيينه لشحنة الإلكترون ( بالاستفادة من التأثير التأييني لأشعة رونتجن ) وذلك عن طريق تجربته المشهورة والمعروفة بقطرة الزيت ولشغله على التأثير الكهرضوئي وقد تسلم جائزة نوبل نتيجة لدراساته السابقة عام 1923

تجربة قطرة الزيت :

تمكن العالم ميليكان ومساعدوه ( 1909 - 1913 ) من قياس كم الشحنة أو شحنة الإلكترون e لأول مرة
ووضحت هذه التجربة دون أدنى شك أن الشحنة مكماة

و استخدم آلة لرش رذاذ الزيت عبر جهاز يحتوي على قطبين (سالب و موجب) وباستخدامه لمايكرسكوب لاحظ أنه حين دخول الرذاذ عبر الفتحة إلى الجهاز فإنّ بعض من الرذاذ يبقى معلق ( لايتحرك إلى الأعلى ولا إلى الأسفل) فاستنتج وجود شحنة عليها عند وقوعها بين قوى جذب متساوية من كلا القطبين ستبقى ثابتة دون حراك . وقام بحساب الشحنة الموجودة على الرذاذ وبذلك تمكن ميليكان من حساب أصغر شحنة ممكنة
( شحنة الإلكترون) .

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Millikan

يتكون الجهاز أساساً من لوحين معدنيين متوازيين بينهما مسافة 1 مم تقريباً
ومساحة سطح كل منهما 100 سم2
بينهما فرق جهد معروف يمكن تغيير قيمته
و ينشأ من فرق الجهد مجال كهربائي E = V/D بين اللوحين
حيث d هي المسافة بين اللوحين
و إذا ما وجدت قطرة زيت مشحونة ( ذات كتلة m وشحنة q ) بين اللوحين
فإن قوة رأسية سوف تؤثر عليها
وبضبط قيمة فرق الجهد بين اللوحين يمكن جعل هذه القوة الرأسية مساوية في المقدار ومضادة في الإتجاه لقوة الجاذبية على القطرة mg
وحين يتم هذا تكون محصلة القوى على القطرة صفراً

وتبقى بلا حركة أي

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform8n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform8n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform7n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform6n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform5n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform3n

عندما يكون المجال الكهربائي E وكتلة القطرة m و عجلة الجاذبية
الأرضية g
فإن الشحنة q التي على القطرة يمكن تعيينهاوقام ميليكان من الناحية العملية
بالسماح لقطرات دقيقة جداً من الزيت بالتناثر من مرذاذ ( بخاخة )
لكي تهبط من فتحة صغيرة في اللوح
المعدني العلوييحتوي عدد كبير من هذه القطرات على
شحنات كهربائية فائضة تكونت نتيجة لاحتكاك القطرات مع بعضهاأثناء خروجها من المرذاذويسلط ضوء قوي على القطرات أثناء نزولها
بين اللوحين مما يجعلها تتلألأ ويمكن مشاهدتها بسهولة خلال المجهروقد أمكن أيضاً تغيير الشحنة على القطرات
وذلك بتعريض المنطقة الكائنة بين اللوحين لشعاع ضعيف من أشعة X
كلما دعت الحاجة لذلكحسب المجال الكهربي بين اللوحين وعن
طريق قياس المسافة بين اللوحين d وفرق الجهد V بين اللوحينولايجاد كتلة قطرة من الزيت m قام ميليكان بقياس
الزمن الذي تستغرقه القطرة في الهبوط مسافة معينة خلال الهواءفي حالة عدم وجود مجال كهربيولما كانت قطرة الزيت تتحرك بسرعة ثابتة
- هي السرعة النهائية لها - خلال المسافة المحددةفإن قوى الجاذبية mg تساوي قوة اللزوجة
والاحتكاك بين قطرة الزيت والهواءوإذا ما اعتبرنا قوة اللزوجة تتناسب
طردياً مع مربع سرعة القطرة c

حيث أحد المصادر الأساسية للخطأ في
التجربة مرتبطاً بثابت التناسب في هذه العلاقةونستخدم قانون ستوكسي stokes low لايجاد قوة اللزوجة

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform4n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform4n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform2n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Milform1n

حل قضايا للبحث ..ص10 -الفصل الأول Formel3bn

وبذلك عن طريق هذا
القانون توصل إلى قيمة الشحنة الكهربائية المكماة وهي

1.6 × 10 ^ - 19 كولومورمزها e

وكل الشحنات في الطبيعة هي مضاعفات
صحيحة لهذه الكمية

( والله تعالى أعلم )

المصادر:

العديد من المواقع الأجنبية