ما الذي يحدد حالة المادة؟ كم عدد حالات المادة هناك؟ هل هذان إذا درسنا في الجامعات العلمية؟ أم أن هناك ثلاثة منها كما نتعلم في المدرسة الابتدائية؟ أو أربعة؟ الأم 14! كيف تتغير المادة من حالة إلى أخرى؟ حسناً عزيزي القارئ، نحن هنا لنقدم الإجابات على الأسئلة أعلاه وأكثر بشكل مبسط ومفصل.
المحتويات
الحالات الفيزيائية
هناك أربع حالات أساسية معترف بها عمومًا للمادة. وتشمل هذه الشروط ما يلي:
- الحالة الصلبة.
- الحالة السائلة.
- حالة الغاز.
- بلازما.
إلا أن حالات المادة لا تقتصر على هذه الحالات الأربع فقط، إذ يمكن للمادة أن تتخذ حالات عديدة تبعاً للظروف المادية المحيطة بها، وهو ما سيتضح بالتفصيل في الأقسام التالية، ولكن الآن دعونا نتعمق أكثر في مفهوم المسألة بالمعنى الأوسع.
المادة هي المكون الرئيسي للكون إلى جانب الطاقة، ولكن المادة هي البنية الأساسية لهذا الكون.
أو بالأحرى: ما يوجد في الكون من الذرات والجزيئات والأيونات التي تتكون منها جميع الأجسام المادية، وفي تعريفات أخرى: كل ما له كتلة ويشغل حيزا معينا من الفضاء فهو مادة. ولننظر إلى ما يحدد حالة المادة في السطور التالية على موقع qabilaa.com.
لكن ما الذي يحدد حالة المادة؟ إن ما يحدد حالة المادة هو حركة الجزيئات داخل المادة وكذلك قوة التماسك بين الجزيئات.
ما هو معروف لعامة الناس هو حالات المادة الأربع. وذلك لأن هذه الحالات الأربع هي الأكثر شيوعًا وبالتالي يمكن الوصول إليها في البيئة العادية من حولنا. ستجد أدناه تفاصيل حول هذا الأمر.
الحالة الصلبة
وتتركز الجسيمات التي تشكل هذه الحالة من المادة على مقربة من بعضها البعض ثم ترتبط ببعضها البعض بالقوة.
- ولذلك، فإن أحد هذه الجسيمات لا يمكن صده بواسطة الجسيمات الأخرى.
- تمتلك جزيئات المادة الصلبة طاقة حركية منخفضة جدًا، لكن هذا لا يستحق الذكر.
- وتجدر الإشارة إلى أن ذرات هذه الجزيئات تتقلب مواقعها باستمرار وتبقى هناك. الحالة الصلبة لها شكل وحجم ثابتان، ولا تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه.
- بسبب قوة الرابطة الجزيئية، ليس من الممكن التأثير على حجم المادة الصلبة من خلال الضغط.
الحالة السائلة
ثم للإجابة على السؤال: ما الذي يحدد حالة المادة؟ وتتميز الجزيئات في هذه الحالة التجميعية بطاقة حركية أعلى من نظيراتها في الحالة الصلبة.
- لا تشكل هذه الجسيمات شكلاً محددًا من المادة، ولكنها مرتبطة ببعضها البعض بشكل فضفاض إلى حد ما، مما يسمح لها بأخذ شكل الحاوية التي توضع فيها.
- ومع ذلك، فإن المادة في الحالة السائلة لها حجم ثابت ومحدد، ومثل حالة المادة الصلبة، لا تخضع للضغط.
- عندما يتم تطبيق قوة على سطح السائل، فإن هذه القوى تتوزع بالتساوي عبر السطح.
- ولذلك، فإن أي جسم قادر على إزاحة أي كمية من السوائل.
- في عام 2016، أبلغ العلماء عن حالة غريبة للمادة في الحالة السائلة.
- وفي هذه الحالة يمكن إمساك السائل بيدك كما لو كان صلباً!
- وعندما تم فحص هذه المادة تحت المجهر، وجد أن الإلكترونات كانت في حالة ارتباط عشوائي، كما لو كانت في حالة سائلة.
- تسمى هذه المادة الجديدة بسائل الدوران الكمي الصيني.
- ويرجع الاسم إلى أن إلكترونات هذه المادة تدخل في حالة رقص عشوائي.
- وهذا يكسر الوضع المألوف عند تنظيم التبريد السائل.
- عندما يتم تبريد السوائل، تبدأ المادة بشكل طبيعي بالتشكل على شكل مادة صلبة (ثلج)، لكن إلكترونات هذه المواد تميل إلى التشكل بشكل عشوائي بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة.
حالة الغاز
- توجد مسافات (مسافات) كبيرة بين جزيئات الغاز.
- وهذا يزيد من طاقتها الحركية.
- ولذلك، إذا لم تكن هذه الجزيئات محاطة بحاوية أو وسط معين، فسوف تتوزع بشكل عشوائي في الفضاء.
- عند وضع جزيئات الغاز في وعاء، تتوسع هذه الجزيئات وتحتل جميع أجزاء الوعاء التي تحتوي على الغاز.
- ومع زيادة الضغط، تزيد درجة حرارة الغاز وطاقته الحركية.
- علاوة على ذلك، إذا بقي حجم الوعاء ثابتا وزادت درجة حرارة الجزيئات، فإن الطاقة الحركية للغاز تزداد وبالتالي ضغطه على جدران الوعاء.
بلازما
- قد تكون هذه الحالة غير عادية على الأرض، لكنها الحالة الأكثر شيوعًا في الكون بأكمله.
- تتكون البلازما إلى حد كبير من جزيئات مشحونة كهربائيا.
- تتمتع البلازما أيضًا بطاقة حركية عالية جدًا.
- غالبًا ما تستخدم الغازات النبيلة الخاملة لتوليد البلازما على الأرض.
حالات المادة 14
وفيما يتعلق بالحديث عن ما يحدد حالة المادة، فقد سبق أن ذكرنا عزيزي القارئ أن النظر في حالات المادة 4 يرجع إلى أنها الأكثر انتشارا. ومع ذلك، هناك حالات أخرى للمادة غير الحالة الصلبة والحالة السائلة والحالة الغازية والبلازما، بما في ذلك هذه الحالات مذكورة أدناه:
الكأس
- الزجاج مادة صلبة غير متبلورة.
- يصبح الزجاج سائلاً عند درجات حرارة عالية.
بلورات سائلة
- وهي الحالة التي تتوسط انتقال البلورات الصلبة إلى الحالة السائلة الطبيعية.
- وتتميز هذه الحالة بإعاقة الحركة الدورانية لجزيئاتها – كما في حالة البلورات الصلبة.
- إلا أن ما يميزه عن الحالة السائلة هو قدرته الفائقة على التفاعل مع الضوء.
بلورات بلاستيكية صلبة
- ويمكن اعتبارها مادة صلبة بها خلل في التركيب.
- تكون جزيئات البلورات البلاستيكية الصلبة في حركة دورانية حرة مقارنة بنظيراتها الصلبة.
- بالإضافة إلى ذلك، فإن موضع هذه الجزيئات يختلف في بنيتها.
سائل
- عندما تقترب السوائل من درجة حرارة الصفر المطلق، فإنها تفقد تمامًا لزوجتها وسيولتها.
- تم اكتشاف هذه الحالة لأول مرة في الطور السائل لغاز الهيليوم في عام 1933.
- وتتميز هذه الحالة بالموصلية الحرارية الفائقة اللانهائية دون أدنى مقاومة.
مكثف بوز-آينشتاين
- تنبأ ألبرت أينشتاين ونات بوز بحالة من المادة لم تعد فيها المادة تتصرف مثل الجسيمات المستقلة.
- ثم ينهار كميًا بحيث يمكن وصفه بوظيفة موجية واحدة عندما يصل الغاز إلى الصفر المطلق.
تكثيف الفرمون
- وينطبق الشيء نفسه على السابق، ولكن فقط في حالة الفيرومونات.
جزيئات ريدبيرج
- وهي إحدى حالات البلازما المستقرة.
- ثم تتكثف الذرات المثارة عند درجة حرارة معينة.
المواد الكهروضوئية
- حالة من حالات المادة تنتج عن تفاعل فوتونات الضوء مع الغازات ذات الكتلة العالية.
- وهذا يخلق الفوتونات أو جزيئات الضوء.
مادة متحللة
- توجد هذه المادة بشكل رئيسي في النجوم ذات الضغط العالي.
- هذه المادة لديها كثافة عالية جدا.
مادة الكوارك
- الكوارك هو المكون الرئيسي لبنية البروتون والنيوترون في النواة الذرية.
- من خلال تحرير هذه الكواركات من القوى التي تجمعها معًا عند كثافة عالية ودرجة حرارة عالية، تمر هذه الكواركات عبر مراحل مختلفة من المادة، تسمى مادة الكوارك.
سيعطيك هذا إجابتك على ما يحدد حالة المادة ويعطيك أيضًا كل التفاصيل حول حالات المادة. هل تبحث عن المزيد؟ اترك سؤالك في التعليقات أدناه.