خصائص حالات المادة

نحن محاطون بالمادة. كل شيء من حولنا ، بما في ذلك أنفسنا ، مهم. على الرغم من اختلاف كل مادة ، إلا أن هناك سلسلة من الخصائص التي تسمح لنا بتصنيفها وفقًا لحالة تجميعها ، أي كيفية تماسك جزيئاتها معًا.

هناك عدة معايير عامة للتصنيف والوصف خصائص حالات المادة. هذه هي الحجم والشكل والانضغاط والتماسك الجزيئي. يشير الحجم إلى المكان الذي يشغله الجسم في الفضاء ، والذي يمكن أن يكون ثابتًا أو يتوسع أو يتقلص. يؤخذ الشكل في الاعتبار حيث يمكن للمادة المعنية أن تكتسب شكل الحاوية التي تحتويها ، أو تملأ كل شيء ، أو أنها تحتفظ بشكلها الخاص. القابلية للانضغاط هي قدرة الجسم على الانضغاط ، ليحتل حجمًا أصغر. يشير التماسك إلى القوة التي تلتصق بها الجزيئات المكونة للمادة معًا. يمكن أن تكون هذه الروابط قوية أو ضعيفة.

خصائص الحالة الصلبة للمادة

في الحالة الصلبة ، تحافظ جزيئات المادة على قوى تماسك قوية مع بعضها البعض ، مما يسمح لها بالحصول على شكل وحجم ثابتة ، أي أنها تحتفظ بشكلها الخاص ، وحجمها هو نفسه دائمًا ولا يمكن ضغطها ، أي لا يمكن ضغطها وتقليلها حجمه. بسبب تماسك جزيئاتها ، من الشائع أنها عندما تغير شكلها تصل إلى نقطة تنكسر فيها ، لأن جزيئاتها لا تنزلق بسهولة فوق بعضها البعض. ومن الأمثلة على حالة المادة هذه المعادن أو الخشب أو البلاستيك.

• تمتلك جزيئاتها قوى تماسك قوية جدًا ، لذا فهي قريبة جدًا من بعضها البعض.
• لديهم شكل ثابت.
• لديهم حجم ثابت
• لا يمكن ضغطها.
• تتمتع جزيئاتها بقدر ضئيل من الحركة ، لذلك ، على الرغم من قدرتها على التمدد ، فإنها تميل إلى الانكسار باستخدام القوة.

خصائص الحالة السائلة للمادة

في الحالة السائلة ، تكون قوى التماسك بين الجزيئات أقل ، مما يسمح لها بالانزلاق فوق بعضها البعض. تسمح هذه القدرة الانزلاقية للجزيئات بالحفاظ على حجم ثابت وفي نفس الوقت اعتماد شكل الحاوية التي تحتوي عليها ، وملء فجواتها. كما أنها غير قابلة للضغط ولا يمكنها تقليل حجمها. إنها سائلة ، لذلك إذا توقفت نفاثتها ثم استمرت ، فإنها تتجمع لتشكل جسمًا واحدًا. من أمثلة السوائل الماء أو الزئبق أو الصهارة البركانية.

• تمتلك جزيئاتها قوى تماسك قوية ، لذا فهي قريبة جدًا من بعضها البعض ، لكن يمكنها الانزلاق فوق بعضها البعض.
• ليس لها شكل محدد ، لذا فهي تأخذ شكل الحاوية التي تحتوي عليها.
• لديهم حجم ثابت
• لا يمكن ضغطها
• تكون جزيئاتها شديدة الحركة ، لذا فهي تميل إلى الالتصاق ببعضها البعض حتى إذا انقطع تدفقها أو تم تطبيق قوة.

خصائص الحالة الغازية للمادة

في هذه الحالة ، يكون تماسك الجزيئات ضعيفًا جدًا ، لذا فهي منفصلة عن بعضها البعض على نطاق واسع. ليس لها شكل محدد ، ويمكن أن تتبنى شكل الحاوية التي تحتوي عليها. وجود قوى تماسك ضعيفة تميل إلى التنافر ، وحجمها ليس ثابتًا أيضًا ، يشغل أكبر حجم ممكن ، ولكن في نفس الوقت يمكن ضغطه ليحتل مساحة كبيرة جدًا صغير. من أمثلة المادة في الحالة الغازية الهواء أو غاز الطهي أو الدخان.

• جزيئاتها لها قوى تماسك ضعيفة ، لذلك يتم فصلها وتتحرك بحرية.
• ليس لها شكل محدد ، لذا فهي تأخذ شكل الحاوية التي تحتوي عليها.
• نظرًا لكونهما متباعدين جدًا ، فليس لديهما حجم ثابت ، لذلك يمكن ضغطهما واحتلال حجم أصغر.
• بسبب فصلها الجزيئي ، فإنها لا توصل الكهرباء.

خصائص حالة المادة البلازما

نسمع هذه الكلمة كثيرًا هذه الأيام ، خاصةً عندما نسمع عن أجهزة التلفزيون ذات الشاشات المسطحة. البلازما هي الحالة الرابعة للمادة. في ظل ظروف معينة ، تكون حالة البلازما مماثلة للحالة الغازية: حيث يكون تماسكها الجزيئي ضعيف جدا ، ليس له شكل محدد ، يكتسب شكل الحاوية التي تحتويه وقابل للضغط. في ظل الظروف العامة ، يكون للغاز مستوى منخفض من التأين ، وبالتالي فإن جزيئاته مستقرة ولا يكون الغاز موصلًا للكهرباء. الفرق مع الحالة الغازية هو أن معظم جزيئاتها في البلازما متأينة ، مما يعني أن لديها شحنات كهربائية ، أنه عند تعرضهم لمجال مغناطيسي أو كهربائي ، فسوف يتفاعلون عن طريق تسريع الجسيمات وإحداث صدمات تجعلها تطلق الجسيمات دون الذري. تستخدم هذه الظاهرة في الاختراعات مثل المصابيح الموفرة للطاقة ، حيث تنتج الشعيرات مجالًا كهربائيًا عندما تسريع جزيئات بخار الزئبق داخل المصباح ، مما يؤدي إلى تصادمها وإصدار فوتونات ، أي ضوء. يتم تطبيق هذا المبدأ نفسه على شاشات البلازما ، حيث يتكون كل بكسل (كل نقطة لون) من ثلاث خلايا ، واحدة لكل لون (أخضر ، أحمر ، أزرق) ؛ يحتوي كل واحد منهم على غاز النيون أو الزينون ، والذي يصدر فوتونات عند تعرضه للاستقطاب وبسبب اختلافات الجهد ؛ مزيج الخلايا التي تصدر الفوتونات وعدد الفوتونات المنبعثة هو ما يسمح بعرض أي لون في تلك البكسل.

• يشتركون في الخصائص العامة للغازات.
• جزيئاتها لها قوى تماسك ضعيفة ، لذلك يتم فصلها وتتحرك بحرية.
• ليس لها شكل محدد ، لذا فهي تأخذ شكل الحاوية التي تحتوي عليها.
• نظرًا لكونهما متباعدين جدًا ، فليس لديهما حجم ثابت ، لذلك يمكن ضغطهما واحتلال حجم أصغر.
• تتأين جزيئاته ، لذلك فهو موصل للكهرباء.

معيار آخر يجب أخذه في الاعتبار لوصف حالات تجميع المادة هو درجات الحرارة و الضغط ، لأن نفس الجسم يمكن أن يكون له حالات مختلفة إذا اختلفت درجة الحرارة أو الضغط الذي يتعرض له. مثال على ذلك هو الماء. في درجات حرارة متوسطة (بين 1 درجة مئوية و 90 درجة مئوية) يكون الماء سائلاً. عندما تزداد درجة الحرارة ، تتبخر وتتحول إلى حالة غازية. نقطة التبخر هذه مرتبطة بالارتفاع فوق مستوى سطح البحر. عند مستوى سطح البحر ، يغلي الماء عند 100 درجة مئوية ، بينما مع زيادة الارتفاع ، تقل نقطة الغليان ؛ على سبيل المثال ، على ارتفاع 2000 متر (كما هو الحال في مكسيكو سيتي) ، تكون نقطة الغليان 92 درجة مئوية. من ناحية أخرى ، يكتسب الماء الحالة الصلبة عندما يكون في درجات حرارة منخفضة للغاية. من 0 درجة مئوية ، يتجمد الماء ويتجمد. ستبقى صلبة طالما أنها تحافظ على درجات الحرارة المنخفضة. مع زيادة درجة الحرارة ، تعود إلى الحالة السائلة.

التغييرات في حالة تجميع المادة:

ليست كل المادة تتغير حالتها بنفس الطريقة. يمكن للبعض أن ينتقل من المواد الصلبة إلى الغازات دون المرور بالحالة السائلة ، على سبيل المثال. أسماء التغييرات الحالة هي كما يلي:

انصهار. إنه عندما تنتقل المادة الصلبة إلى الحالة السائلة بفعل الحرارة. هذا ما يحدث على سبيل المثال عند تسخين الحديد إلى أكثر من 4500 درجة مئوية.

التصلب. هذا ما يحدث عندما ينتقل السائل إلى الحالة الصلبة ، بشكل عام عندما تنخفض درجة حرارته. هذا ما يحدث عندما تصل درجة حرارة الماء إلى 0 درجة أو أقل.

تبخر. يحدث عندما يصبح السائل ، بعد زيادة درجة حرارته ، في حالة غازية. يحدث على سبيل المثال مع الأمونيا ، التي تتبخر في درجة حرارة الغرفة.

تسامي. يحدث عندما تنتقل المادة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة. يمكن ملاحظة ذلك مع ثاني أكسيد الكربون الصلب (يسمى أيضًا بالجليد الجاف).

عكس التسامي. إنها العملية العكسية إلى السابقة ، عندما يمر الغاز إلى الحالة الصلبة دون المرور عبر السائل. يحدث هذا على سبيل المثال عندما تتعرض أبخرة اليود لدرجات حرارة منخفضة مكونة بلورات اليود.

تركيز. يحدث هذا عندما يخفض البخار درجة حرارته ، ويأخذ شكله السائل ، ويكون أكثر استقرارًا عند درجة الحرارة تلك. هذا ما يحدث لبخار الماء عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 90 أو 100 درجة مئوية.

إسالة. في هذه العملية ، وهو أمر يكون غازًا في ظل الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط الجوي ، ويتعرض لضغوط عالية ودرجات حرارة منخفضة ، مما يؤدي إلى حصوله على الحالة السائلة. هي العملية التي يتم فيها نقل غاز البترول المسال وتخزينه للاستخدام المنزلي في المواقد.