מאפייני מדינות החומר

אנחנו מוקפים בחומר. כל מה שמסביב, כולל עצמנו, הוא חומר. למרות שכל החומר שונה, יש סדרה של מאפיינים שמאפשרים לנו לסווג אותו על פי מצב הצבירה שלו, כלומר, איך מוחזקים מולקולות שלו.

ישנם מספר קריטריונים כלליים לסיווג ולתיאור מאפיינים של מצבי חומר. אלה נפח, צורה ודחיסות ולכידות מולקולרית. נפח מתייחס למקום שגוף תופס בחלל, שיכול להיות קבוע, להתרחב או להתכווץ. הצורה נלקחת בחשבון בכך שהעניין המדובר יכול לרכוש את צורת המיכל המכיל אותו, למלא הכל, או שהוא שומר על צורתו שלו. דחיסות היא היכולת של גוף להיות דחוס, לתפוס נפח קטן יותר. לכידות מתייחסת לכוח שבו המולקולות המרכיבות חומר נקשרות יחד. קשרים אלה יכולים להיות חזקים או חלשים.

מאפייני מצב מוצק של חומר

במצב מוצק, מולקולות החומר שומרות על כוחות לכידות חזקים זה עם זה, מה שמאפשר להם צורה ונפח קבועים, כלומר הם שומרים על צורתם שלהם, נפחם תמיד זהה והם אינם דחוסים, כלומר, לא ניתן לדחוסם ולהפחיתם נפחו. בשל לכידות המולקולות שלהם, מקובל שכאשר הם משנים את צורתם הם מגיעים לנקודה בה הם נשברים, מכיוון שהמולקולות שלהם אינן גולשות זו על זו בקלות. דוגמאות למצב חומר זה הן מתכות, עץ או פלסטיק.

• למולקולות שלה כוחות לכידות חזקים מאוד, ולכן הן קרובות מאוד זו לזו.
• יש להם צורה קבועה.
• יש להם נפח קבוע
• לא ניתן לדחוס אותם.
• למולקולות שלה מעט יכולת תנועה, לכן למרות שהן יכולות להימתח, עם הפעלת כוח הן נוטות להישבר.

מאפייני המצב הנוזלי של החומר

במצב נוזלי כוחות הלכידות בין המולקולות נמוכים יותר, ומאפשרים להם להחליק אחד על השני. יכולת הזזה זו של המולקולות מאפשרת להם לשמור על נפח קבוע ובמקביל לאמץ את צורת המיכל המכיל אותן, ולמלא את החסר שלהם. הם גם אינם דחיסים ואינם יכולים להפחית את עוצמת הקול שלהם. הם נוזלים, כך שאם הסילון שלהם נקטע ואז הוא ממשיך, הוא מתלכד ויוצר גוף יחיד. דוגמאות לנוזלים הם מים, כספית או מגמה וולקנית.

• למולקולות שלה כוחות לכידות חזקים, ולכן הן קרובות מאוד זו לזו, אך הן יכולות להחליק זו מעל זו.
• אין להם צורה מוגדרת, ולכן הם לובשים את צורת המיכל שמכיל אותם.
• יש להם נפח קבוע
• לא ניתן לדחוס אותם
• המולקולות שלהם ניידות מאוד, ולכן הן נוטות להיצמד זו לזו גם אם זרימתן נקטעת או מופעל כוח.

מאפייני המצב הגזי של החומר

במצב זה של חומר, לכידות המולקולות חלשה מאוד, ולכן הן נפרדות באופן נרחב זו מזו. אין להם צורה מוגדרת, היכולים לאמץ את זו של המכולה שמכילה אותם. על ידי קיומם של כוחות לכידות חלשים הנוטים להדוף זה את זה, גם נפחם אינו קבוע, כובש את הנפח הגדול ביותר האפשרי, אך יחד עם זאת ניתן לדחוס אותו לכבוש מאוד קָטָן. דוגמאות לחומר במצב גזי הן אוויר, גז בישול או עשן.

• למולקולות שלה כוחות לכידות חלשים, ולכן הם מופרדים ונעים בחופשיות.
• אין להם צורה מוגדרת, ולכן הם לובשים את צורת המיכל שמכיל אותם.
• בהיותם כה רחוקים זה מזה, אין להם נפח קבוע, כך שהם יכולים להיות דחוסים ולתפוס נפח קטן יותר.
• בשל הפרדתם המולקולרית, הם אינם מוליכים חשמל.

מאפייני מצב הפלזמה של החומר

אנו שומעים את המילה הזו הרבה בימינו, במיוחד כאשר אנו שומעים על טלוויזיות בעלות מסך שטוח. פלזמה היא מצב רביעי של חומר. בתנאים מסוימים מצב הפלזמה דומה למצב הגזי: הלכידות המולקולרית שלו היא חלש מאוד, אין לו צורה מוגדרת, רוכש את צורת המיכל המכיל אותו והוא דחוס. בתנאים כלליים, לגז רמת יינון נמוכה, ולכן המולקולות שלו יציבות והגז אינו מוליך חשמל. ההבדל עם המצב הגזי הוא שבפלזמה מרבית המולקולות שלה מיוננות, מה שאומר שיש להן מטענים חשמליים, שכאשר הם נתונים לשדה מגנטי או חשמלי, הם יגיבו על ידי האצת החלקיקים וגורמים לזעזועים שיגרמו להם לשחרר חלקיקים תת אטומי. תופעה זו משמשת בהמצאות כגון מנורות לחיסכון באנרגיה, כאשר החוטים מייצרים שדה חשמלי שכאשר מאיצים את מולקולות אדי הכספית בתוך המנורה, גורמים להם להתנגש ולפלוט פוטונים, כלומר אוֹר. אותו עיקרון מוחל על מסכי פלזמה, כאשר כל פיקסל (כל נקודת צבע) מורכב משלושה תאים, אחד לכל צבע (ירוק, אדום וכחול); כל אחד מהם מכיל גז ניאון או קסנון, שכאשר הוא נתון לקיטוב ובגלל הפרשי מתח, הוא פולט פוטונים; השילוב של תאים הפולטים פוטונים ומספר הפוטונים הנפלטים הוא זה שמאפשר להציג כל צבע בפיקסל זה.

• הם חולקים את המאפיינים הכלליים של גזים.
• למולקולות שלה כוחות לכידות חלשים, ולכן הם מופרדים ונעים בחופשיות.
• אין להם צורה מוגדרת, ולכן הם לובשים את צורת המיכל שמכיל אותם.
• בהיותם כה רחוקים זה מזה, אין להם נפח קבוע, כך שהם יכולים להיות דחוסים ולתפוס נפח קטן יותר.
• המולקולות שלה מיוננות, ולכן מדובר במוליך חשמל.

קריטריון נוסף שיש לקחת בחשבון כדי לתאר את מצבי הצבירה של החומר הם אלה של טמפרטורה ו לחץ, מכיוון שלאותו גוף יכולים להיות מצבים שונים אם הטמפרטורה או הלחץ אליו הוא נתון משתנים. דוגמה לכך היא מים. בטמפרטורות ממוצעות (בין 1 ל -90 ° C) מים נוזלים. כאשר הטמפרטורה עולה, היא מתאדה והופכת למצב גזי. נקודת אידוי זו היא ביחס לגובה מעל פני הים. בגובה פני הים, מים רותחים ב 100 מעלות צלזיוס, ואילו עם גובה הולך וגדל, נקודת הרתיחה פוחתת; לדוגמא, בגובה של 2,000 מטר (כמו במקסיקו סיטי) נקודת הרתיחה היא 92 מעלות צלזיוס. מצד שני, מים רוכשים את המצב המוצק כאשר הם נמצאים בטמפרטורות נמוכות מאוד. מ- 0 מעלות צלזיוס המים קופאים ומתמצקים. זה יישאר מוצק כל עוד הוא שומר על הטמפרטורות הנמוכות האלה. ככל שהטמפרטורה עולה, הוא חוזר למצב הנוזל.

שינויים במצב הצבירה של החומר:

לא כל החומר משנה את המצב באותה צורה. חלקם יכולים לעבור ממוצקים לגזים מבלי לעבור את המצב הנוזלי, למשל. שמות השינויים במדינה הם כדלקמן:

היתוך. זה כאשר מוצק עובר למצב נוזלי על ידי פעולת חום. זה מה שקורה למשל כאשר מחממים ברזל ליותר מ -4,500 מעלות צלזיוס.

התמצקות. זה מה שקורה כשנוזל עובר למצב המוצק, בדרך כלל כשהטמפרטורה שלו יורדת. זה מה שקורה כשהמים מגיעים לטמפרטורות של 0 ° או פחות.

אידוי. זה כאשר נוזל, לאחר שהגדיל את הטמפרטורה שלו, הופך למצב גזי. זה קורה למשל עם אמוניה, שמתנדפת בטמפרטורת החדר.

הַאֲצָלָה. זה כאשר מוצק עובר למצב הגזי מבלי לעבור את המצב הנוזלי. זה מורגש עם CO2 מוצק (המכונה גם קרח יבש).

סובלימציה הפוכה. זהו ההפך מהתהליך הקודם, כאשר גז עובר למצב המוצק מבלי לעבור דרך הנוזל. זה קורה למשל כאשר אדי יוד נתונים לטמפרטורות נמוכות, ויוצרים גבישי יוד.

הִתְעַבּוּת. זה קורה כאשר אדי מוריד את הטמפרטורה שלו, לוקח את צורתו הנוזלית, יציב יותר בטמפרטורה זו. זה מה שקורה לאדי מים כאשר הטמפרטורה מופחתת פחות מ 90 או 100 מעלות צלזיוס.

נזילות. בתהליך זה, עניין שבתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ אטמוספרי הוא גז, נתון ללחצים גבוהים וטמפרטורות נמוכות, מה שגורם לו לקחת את המצב הנוזלי. זהו התהליך אליו גז נפט נוזלי מועבר ואוחסן לשימוש ביתי בכיריים.