حالات المادة

حالات المادة


تعرف أن للمادة ثلاث حالات ، صلبة ، سائلة وغازية.
وتعرف أيضاً أن الخشب صلب، والماء سائل، والهواء غاز .
ولكن هل تعلم أن حالات المادة الثلاث تسمى الحالات الفيزيائية للمادة.
بماذا تختلف حالات المادة عن بعضها؟
قديماً فسر الفيلسوف اليوناني ديمقريطس اختلاف حالات المادة بأنه راجع لاختلاف شكل ذراتها.
فذرات المواد الصلبة مكعبة ، لذلك فهي ثابته الشكل، بينما تكون ذرات السوائل كروية ، لذا فهي سهلة الانسياب.
تختلف حالات المادة الفيزيائية عن بعضها في المسافة الفاصلة بين دقائقها، وقوى التجاذب بينها:
فدقائق الغاز متباعدة، وقوى التجاذب ضعيفة جداً، وعلى الطرف الآخر، دقائق المواد الصلبة متقاربة جداً، وقوى التجاذب بينها عالية.


خصائص حالات المادة

الحالة الصلبة
تتحرك دقائقها حركة موضعية اهتزازية.
لها شكل ثابت.
لها حجم ثابت.
غير قابلة للانضغاط.
طاقتها الحركية قليلة.


الحالة السائلة
تتحرك دقائقها حركة انتقالية ودائمة وعشوائية.
تأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه.
لها حجم ثابت.
صعبة الانضغاط.
قابلة للجريان.
طاقتها الحركية عالية.


الحالة الغازية
تتحرك دقائقها حركة انتقالية ودائمة وعشوائية وسريعة
وفي خطوط مستقيمة وبكافة الاتجاهات.
تأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه.
حجمها يعتمد على حجم الوعاء الذي توضع فيه.
قابلة للانضغاط بسهولة.
تمتاز بخاصية الانتشار.
طاقتها الحركية عالية جداً
تغير الحالة الفيزيائية
ماذا يحدث إذا اخرجت مكعباً من الثلج من الثلاجة وتركته دقائق؟
ماذا تسمى هذه العملية؟
هل حدث تغير في تركيب الماء أثناء هذا التحول؟
تعلم بأن الثلج يسيل إذا تم إخراجه من مُجمدِّ الثلاجة، وأن هذه العملية تسمى انصهاراً.
ولكن هل تعلم بأن تحول الثلج إلى ماء يسمى تغيراً في الحالة الفيزيائية؟
إن التغير في الحالة الفيزيائية يحدث أيضاً عند تحول الماء السائل إلى بخار أو العكس.
وعند تغير الحالة الفيزيائية للمادة لايتغير تركيبها الكيميائي، ولكن التغير يحدث فقط للمسافة بين دقائقها وقوى التجاذب بينها.
فعند تسخين الثلج تهتز الدقائق أكثر وتزيد سرعتها ، وتأخذ الدقائق بالانزلاق على بعضها ، وتبدأ بالذوبان.
وعند تسخين الماء السائل تزداد سرعة الدقائق وتأخذ بالتصادم فيما بينها مما يوفر لبعض الدقائق الموجودة على سطح السائل طاقة حركية كافية فتهرب من السطح وتتحول إلى بخار.

تفسير بعض خصائص المادة

الانتشار
إذا فتح أحدهم غطاء زجاجة عطر في الغرفة التي أنت بها ، فإنك سرعان ما تشعر بذلك، فالرائحة تنتشر بسرعة خلال الغرفة، وتعرف من خلال حاسة الشم بالذي حصل.

• الانتشار خاصية تمتاز بها الغازات وتحدث عند اختلاط دقائق الغاز ذاتياً بالهواء

الانضغاط
هل دقائق الغاز متباعدة أم متقاربة؟
هل قوى التجاذب بين دقائق الغاز كبيرة أم قليلة؟
هل سرعة دقائق الغاز عالية أم منخفضة؟
إن تعريض الغاز للضغط، يؤدي إلى تقارب الجزيئات فتزداد معه قوى التجاذب بين الدقائق وتتباطأ وقد تتحول بمزيد من الضغط إلى سائل

التكاثف

أيهما يملك طاقة حركية أكبر الماء السائل أم بخاره؟
ماذا يحدث إذا مر البخار فوق سطح بارد؟
تمتلك دقائق البخار طاقة حركية عالية، وعند تعرض البخار لسطح بارد تقل الطاقة الحركية لدقائقه وتتقارب ، وتزداد قوى التجاذب بينها وتتحول إلى سائل.


التبخر
هل يحدث التبخر عند درجة حرارة معينة، أم عند أي درجة حرارة؟
عند أي جزء من السائل يحدث التبخر؟
كيف يحدث التبخر؟
تتحرك دقائق السائل حركة دائمة وعشوائية وفي كافة الاتجاهات، وتسمى هذه الحركة بالحركة البراونية ( نسبة إلى مكتشفها روبرت براون ).



يحدث تصادم بين دقائق السائل بفعل الحركة البراونية مما يؤدي إلى فقدان بعض الدقائق لطاقتها الحركية واكتساب بعضها الآخر لتلك الطاقة، فإذا صادف أن اكتسبت إحدى الدقائق الموجودة على السطح طاقة كافية، فإنها تنفلت من سطح السائل وتتحول إلى بخار.

هل الطاقة الحركية للدقائق المتبخرة أعلى أم أقل من دقائق السائل نفسه؟
ماذا تتوقع أن يحدث للطاقة الحركية للسائل مع استمرار التبخر؟

الخواص الفيزيائية لحالات المادة الثلاث:

ما الفروق في الخواصّ الفيزيائيّة بين حالات المادّة الثلاث ؟
اننا متفقون بداية ان حالات المادة الثلاث مكونة من جزيئات
ولكن ما هي الإختلافات في الخواص الفيزيائية ؟

solid الصلب
الحالة الجامدة

الموادالصّلبة لها شكل ثابت حيث أن الجزيئات لا تنتقل من مكانها

الجزيئات متقاربة بقدر كبير في الحالة الجامدة

الكثافة في المواد الصلبة عالية,لأن الفراغات صغيرة جدًّا بين الجزيئات

Liquid السائل
الحالة السائلة
تأخذ السّوائل شكل الوعاء الذي توضع فيه ,و الجزيئات في السوائل ليست ثابّتة
السّوائل صعبة الضّغط , لأن جزيئات السائل لا تتقارب نتيجة الضغط
السّوائل عالية الكثافة إلى حدّ ما ,و ليس هناك مساحات كبيرة بين الجزيئات
الغاز Gas
الحالة الغازية
ليس للغازات شكل محدد لكن الغازات تملأ أيّ فراغ متاح لأن الجزيئات تتحرّك بسرعة في كلّ الاتّجاهات
يمكن ضغط الغازات بسهولة , ولجزيئات الغازات مساحات كبيرة فيما بينها , لذلك فإنه من السهل أن تتقارب جزيئات الغاز
كثافة الغازات منخفضة جدًّا , وهناك مساحات فارغة كبيرة بين الجزيئات

ضغط الغاز
يمكن أن ينضغط الغاز بسبب المساحات الكبيرة بين الجزيئات فيه حيث تتقارب الجزيئات نتيجة ضغط المكبس

اما السوائل و الجوامد فلا يمكن أن تضغط لأن جزيئاتها متقاربه بشكل كبير

خلاصة:

للمادة ثلاث حالات فيزيائية : الصلبة والسائلة والغازية.
دقائق المادة الصلبة متقاربة وتهتز موضعياً.
دقائق السوائل يفصلها مسافات أكبر من دقائق المادة الصلبة وتتحرك هذه الدقائق في كافة الاتجاهات.
دقائق الغازات متباعدة وتتحرك بسرعة في كافة الاتجاهات.
تحول المادة الصلبة إلى سائلة، أو السائلة إلى غازية أو العكس يسمى تغيراً في الحالة الفيزيائية

ما الفروق في الخواصّ الفيزيائيّة بين حالات المادّة الثلاث ؟
اننا متفقون بداية ان حالات المادة الثلاث مكونة من جزيئات
ولكن ما هي الإختلافات في الخواص الفيزيائية
solid الصلب

الحالة الجامدة

الموادالصّلبة لها شكل ثابت حيث أن الجزيئات لا تنتقل من مكانها

الجزيئات متقاربة بقدر كبير في الحالة الجامدة

الكثافة في المواد الصلبة عالية,لأن الفراغات صغيرة جدًّا بين الجزيئات


Liquid السائل
الحالة السائلة

تأخذ السّوائل شكل الوعاء الذي توضع فيه ,و الجزيئات في السوائل ليست ثابّتة
السّوائل صعبة الضّغط , لأن جزيئات السائل لا تتقارب نتيجة الضغط
السّوائل عالية الكثافة إلى حدّ ما ,و ليس هناك مساحات كبيرة بين الجزيئات
الغاز Gas
الحالة الغازية

ليس للغازات شكل محدد لكن الغازات تملأ أيّ فراغ متاح لأن الجزيئات تتحرّك بسرعة في كلّ
الاتّجاهات
يمكن ضغط الغازات بسهولة , ولجزيئات الغازات مساحات كبيرة فيما بينها , لذلك فإنه من السهل أن تتقارب جزيئات الغاز
كثافة الغازات منخفضة جدًّا , وهناك مساحات فارغة كبيرة بين الجزيئات
ضغط الغاز
يمكن أن ينضغط الغاز بسبب المساحات الكبيرة بين الجزيئات فيه حيث تتقارب الجزيئات نتيجة ضغط المكبس

اما السوائل و الجوامد فلا يمكن أن تضغط لأن جزيئاتها متقاربه بشكل كبير
كيف يتغيّرحجم الغاز بالحرارة؟
عندما يتم تسخين الغاز فإن جزيئات الغاز تكتسب طاقة أكبر و بناءً عليه فإنها تتحرّك بشكل أسرع وتبدأ بالقفز وتتصادم بعضها ببعض و بجدار الوعاء الموجودة فيه
ومن خلال ذلك نلاحظ أن حجم الغاز ازداد نتيجة إرتفاع درجة الحرارة هذا يفيد بأن تزويد الغاز بالحرارة يزيد من حجمه أما الكتلة تبقى ثابّتة