חשיבות הנושא

סרינה קווג'י
תואר פרופסור לביולוגיה

החומר ממלא תפקיד מכריע הן בעובדות הניתנות לאימות, באמצעות הניתוח הישיר שלהן, והן באמצעות ההשערות שניתן להפיק באמצעות חקר טבעו שלו, נכנסים לגורמים כמו המצב הספציפי שבו הוא נמצא והשונות שלו בהתאם לשינויים בסביבה שאליו הוא עשוי להיות נתון, בעוד שהמדע הצליח להתפתח בצורה סחרחורת לאחר שהבין ש-1) החומר קשור ישירות ופרופורציונלית ל אֵנֶרְגִיָה; 2) לכל מה שקיים ביקום יש חומר; 3) מצבי החומר עשויים לציית או לא לציית לפיזיקה הניוטונית, ובכך ליצור תחומים חדשים של פיזיקה עם חוקים להתעלות מעבר למוקד הפיזיקה והמכניקה הקלאסית, לפתוח את הדלתות ליישום הפיזיקה והכימיה המולקולרית קוונטי.

בהיסטוריה המודרנית של כימיה ופיזיקה יש כמה מונחים הנושאים יותר מאחד המאה קשורה קשר מתמטי באופן ישיר הודות לניתוחים המעמיקים של אלברט איינשטיין. מאז, הרעיונות ההולכים וגדלים לגבי המושגים של חומר ואנרגיה הם נקודת השיא של כל המחקר המדעי, שכן הם ההיבטים הבסיסיים המאפשרים את כימות של כל התופעות הקיימות, ואפילו אלה שטרם הוכחו ישירות, אלא רק חזוי באמצעות חישובים מתמטיים בכל פעם מסובך יותר.

מצבי החומר

מצבי החומר הם הצורות השונות שבהן הוא יכול להופיע, בהיותו המוצק, הנוזל והגז הנפוצים ביותר ידועים בהיכרות שיש לנו איתם, אולם עד כה נקבעו מצבים אחרים כגון פלזמה, שבהם האטומים של גז מיונים מאוד והקונדנסט של Bose-Einstein שנוצר בקור קיצוני קרוב לאפס המוחלט.

שלושה מצבים נוספים הוכחו מדעית, שניים מהם כתתי קטגוריות של המצב המוצק ונקראים מוצק ומוצק גבישי. אמורפי, בעוד שהמצב העל-קריטי של החומר הוא עדיין במקרים רבים גישה תיאורטית שבאמצעותה הוא נועד לחזות את ההתנהגות לחומר יכול להיות, בכל אחד מחמשת המצבים הראשונים, הידוע גם כמצבי צבירה, בעוד שהוא נתון לתנאים קיצוניים של לחץ ו/או טֶמפֶּרָטוּרָה.

לכל מצב של חומר יש תכונות משלו ו מאפיינים ייחודי, והמעבר ממצב אחד למשנהו יכול להיגרם משינויים בטמפרטורה, בלחץ או באנרגיה. לדוגמה, מוצק יכול להפוך לנוזל על ידי הגדלת הטמפרטורה שלו, ונוזל יכול להפוך לגז על ידי הפחתת הלחץ שלו.

לשימוש טוב יותר

חומר חשוב בחיי היומיום, שכן הוא הבסיס לכל מה שמקיף אותנו ומשמש בהיבטים רבים של החברה, כמו רפואה, טֶכנוֹלוֹגִיָה, ה הַאֲכָלָה, בין היתר. לדוגמה, החומר משמש לייצור תרופות, מכשירים אלקטרוניים, מזון, מוצרי ניקוי וכל שאר האלמנטים שאנו משתמשים בהם מדי יום.

כמו כן, לימוד והבנת העניין ומאפייניו חשובים גם בענף, שכן הוא מאפשר ייצור מוצרים באיכות גבוהה באמצעות מניפולציה של המאפיינים השונים של החומר המשמש, כגון התנגדות, קשיות וגמישות, מאחר שחומר הוא, לפיכך, משאב יקר וחיוני לפיתוח כלכלי וחברתי של חברה, מה שהופך זאת לאחת הסיבות העיקריות לצמיחת התחום המדעי המוקדש לחקר התנהגויות של חומר שעדיין יש בהן הרבה מה לגלות ולהיות מסוגל לנצל בהן, במיוחד במצבים על-קריטיים שמהם מקבלים יתרונות גדולים על ידי היותם מיושם כמנגנונים לעיבוד והשגת משאבים באמצעות טכניקות יעילות יותר ואף פחות מזהמות, כגון השימוש שנעשה מבחינה תעשייתית למצב העל קריטי של נוזלים וגזים להפקת חומרים ומשאבים בעלי דרגת טוהר גבוהה יותר והפחתת זיהום סביבתי שנוצר על ידי באמצעות שיטות קונבנציונליות.

הפניות

ג'רמילו, או. ל. (2017). מצבים נוזליים של חומר. האוניברסיטה האוטונומית הלאומית של מקסיקו. מֶרְכָּז חֲקִירָה באנרגיה. מורלוס-מקסיקו.

קוראן, מ. (2018). מצבי חומר - מוצקים. הוצאת Weigl.

לוקה דה קסטרו, מ. D., Valcárcel, M., & Cases, M. v. (1993). תהליך אנליטי של מיצוי נוזלים סופר-קריטיים. הפכתי. ברצלונה, ספרד.

טריאנה, מ. ד. (2009). כוחות ומצבי חומר בין מולקולריים. [אנימציה]. מאגר מוסדי של UNAD.