تحولات المادة

حالة المادة

نقطة حرجة (ديناميكا حرارية)

الانصهار والغليان

إضافةً إلى ذلك، في حالة المركبات وهي التي تتكون من جزيئات، تكون الجزيئات هي المشاركة الرئيسية في ظاهرة الانصهار (والتجمد) وفي ظاهرة الغليان. وبالنسبة للمعادن كالحديد والنحاس والذهب والفضة، فهي تتبلور وتنتطم الذرات في بناء بلوري في الحالة الصلبة. وتكون الذرات في هذه الحالات هي الحاملة لطاقة الحركة (الاهتزاز) في البناء البلوري وتحدد درجة الانصهار ودرجة الغليان.

في هذا الإطار، ويمكن تعريف الانصهار على أنه تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

علاوةً على ذلك، عندما تسخن المادة المتجمدة ترتفع درجة حرارته وتكتسب جزيئاته طاقة حركة إلى أن يبلغ نقطة انصهار، عندئذٍ يكون لدى «الجزيئات» ما يكفي من الطاقة للانفصال عن جيرانها فينصهر الجامد ويصبح سائلا.

وفي السياق ذاته، كما يمكن تعريف الغليان على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازيه.

من جانب آخر، ويؤدي المزيد من الحرارة إلى ارتفاع درجة حرارة السائل إلى أن يبلغ نقطة الغليان، فتبتعد الجزيئات بعضها عن البعض تماما ويتحول السائل إلى حالة غازية.

من جانب آخر، وهناك تغير فيزيائي يسمى التبخر ويعرف بنفس تعريف الغليان، ولكن في الغليان تحتاج المادة السائلة لتتحول إلى غازية إلى مصدر حراري كاللهب يقوم برفع درجة حرارته إلى نقطة الغليان، بينما يحدث التبخر دائما، أي عند أي درجة حرارة ولكن بمعدل تبخير مختلف. وعلى ذلك فالتبخير يحدث كذلك في درجة حرارة الغرفة.

في هذا الإطار، وتتغير نقطة انصهار مادة أو نقطة غليانها إذا كانت تحتوي على مقادير ضئيلة من مواد أخرى، فمثلاً ينصهر الجليد عند درجة الصفر المئوي وعند إضافة الملح إلى الجليد تنخفض نقطة انصهاره.

وعلى صعيد آخر، بعض المواد مثل ثاني أكسيد الكربون واليود والنفثالين تتحول من غاز إلى الصلب ومن الصلب إلى غاز مباشرة دون المرور بالحالة السائله، ويسمى هذا التغير تصعيداً أو تسامي.

3- التسامي هو عكس الترسب

وفي هذا الصدد، هي نافورات من المياة الساخنة المغلية والبخار، تنبثق من قشرة الأرض وتنشأ عندما تسخِّن الصخور الحارة تحت الأرض المياه الباطنية ويبدأ الغليان. وعندما يتحول الماء إلى بخار يتراكم الضغط في فراغات ما بين الصخور، وعند وصول الضغط إلى حد معين تنبجس الحمة مطلقة نافوره من البخار والماء عالياً في الهواء.

وفي هذا الصدد، ب- ان هذه التغيرات تحتاج إلى طاقة أو تُطلق طاقة والطاقة التي ترتبط بالتغيرات الفيزيائية هي الطاقة الحرارية.

إضافةً إلى ذلك، ج- أن التغيرات الفيزيائية لا يصحبها تغير في تركيب المادة، فالماء يتغير من شكل إلى آخر ولكن يبقى تركيب جزيئاته كما هو H2O.

الحمات «الينابيع الحارة»

التسامي و الترسب

وفي السياق ذاته، الترسب يكون عكسه يسمى الترسيب (Deposition) ومثال ذلك تحول البخار إلى ثلج على أطراف ورق النبات والطلاء البخاري (Thin film) حيث يتحول المادة الكيميائية من البخار إلى طلاء صلب مباشرة.

اليود الصلب،

مثال:

إضافةً إلى ذلك، يعرف التسامي على أنه تحول حالة المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة.

النقطة المادية

ومن جهة أخرى، نسمي نقطة مادية كل جسم تكون أبعاده صغيرة أو مهملة بالنسبة للكل المزاية للحركة المدروسة، وهندسيا نمثل الجسم بنقطة M.

• مثال: الطائرة نقطة مادية مقارنة مع المسافات التي تقطعها.
• اقرأ كذلك
• ترموديناميك

التكثف

وعلى صعيد آخر، أ- عكوسه، أي انه يمكن أن تتحول المادة من شكل إلى آخر ثم تعود لنفس الشكل الأول مرة أخرى فمثلا:

• ويتكثف بخار الماء، عندما يلاقي أسطحاً باردة.
• ويمكن تعريف التكثيف على أنه تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
• التجمد :

في هذا الإطار، ويعرف التجمد على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

1- التجمد هو عكس الانصهار.

2- التبخر هو عكس التكثف.

علاوةً على ذلك، عندما يبرد السائل بدرجة كافيه يتجمد حيث أن جزيئاته تفقد مزيداً من الطاقة وتتغلب قوى التجاذب فيما بينها على حركاتها العشوائية، وغالبا تتحول المادة الصلبة عندئذ إلى بلورات.

مما سبق نلاحظ ان هذه التغيرات :

ومن جهة أخرى، عندما يبرد الغاز بدرجة كافيه يتكثف ويتحول إلى حالة سائلة، وسبب ذلك أنه يبرد فتفقد جزيئاته شيئا من طاقته الداخلية، ولا تعود قادرة على البقاء بعيدة بعضها عن بعض.