الحالات الفيزيائية للمادة: الأسماء والخصائص

أنت الحالات المادية للمادة يتم تحديدها من خلال المسافة بين الجزيئات والوصلات الجزيئية و الطاقة الحركية الذي يحرك الجسيمات في العينة. هل هم:

• صلب؛
• سائل
• الغازي؛
• بلازما؛
• مكثف بوز-آينشتاين.

في الحالة الصلبة، لدينا جزيئات مجمعة جيدًا مع القليل من الحركة. في الطرف المقابل يوجد الحالة الغازية انها ال بلازما، حيث يكون للجزيئات مسافة بينها وبين طاقة حركية عالية. المواد في الحالة السائلة هم في الوسط ، ليس لديهم شكل فيزيائي محدد ، ولديهم طاقة حركية أكبر من المواد الصلبة ، ومسافة أصغر بين الجزيئات من المواد الغازية ا مكثف بوز-آينشتاين هو اكتشاف جديد نسبيًا يدور حول فكرة وجود عينة بدون حركة بين الجزيئات ، أي لا توجد طاقة حركية.

اقرأ أيضا: ماذا تدرس من QشIMIC Gللعدو؟

الحالة الصلبة

ترتبط جزيئات مادة الحالة الصلبة بقوة كافية ينتج عنها شكل وحجم محددين. في هذه الحالة لدينا القليل من الطاقة الحركية بين الجسيمات ، وعلى الرغم من وجود حركة صغيرة بينهما ، إلا أنه من غير الممكن تصورها بالعين المجردة (بالعين المجردة).

يمكن تغيير شكل المادة الصلبة عندما تكون المادة تحت تأثير قوة ميكانيكية (كسر ، خدش ، انبعاج) أو عندما يكون هناك تغير في درجة الحرارة و

الضغط. كل نوع من المواد لديه مقاومة لهذه التأثيرات أو للتغيرات الخارجية حسب طبيعتها.

• مثال

كمثال ، يمكننا أن نذكر ذهب، مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة مع نقطة انصهار 1064.18 درجة مئوية ونقطة غليان 2855.85 درجة مئوية.

كتلة صلبة من الذهب في حالة خام صلبة.

الحالة السائلة

في الولاية سائل, لا يوجد شكل مادي محدد, ولكن هناك حجم محددمما يمنعنا من ضغط المادة بشكل كبير. السوائل لها الخضوع ل بينجزيئي ضعيف ، مما يسمح لك بمعالجة أجزاء من العينة وفصلها بسهولة. قوة التجاذب بين الجزيئات تمنعها من التحرك بحرية مثل الغاز. علاوة على ذلك ، فإن التوتر السطحي (قوة الجذب بين الجزيئات المتساوية) هو ما يجعل تكوين القطرات ممكنًا.

اقرأ أيضا: التوتر السطحي للماء - خاصية ناتجة عن الروابط الهيدروجينية

• مثال

المثال الأكثر وفرة والذي يمكن الوصول إليه عن مادة في الحالة السائلة في ظل الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط هو ماء، يعتبر أيضًا مذيبًا عالميًا.

يُسكب الماء السائل في كوب ويلتصق بشكل الحاوية.

الحالة الغازية

مادة في حالة غازية ليس له شكل أو حجم محدد. لديها قدرة توسع عالية بسبب طاقة حركية عالية. عند وضعه في حاوية ، ينتشر الغاز إلى أجل غير مسمى ، وإذا كان في ظل هذه الظروف يتم تسخين الغاز وزيادة الطاقة الحركية وزيادة الضغط النظام.

من الجدير بالذكر أيضًا الفرق بين الغاز والبخار. على الرغم من كونهم في نفس الحالة الفيزيائية ، فإن لديهم طبائع مختلفة. ا بخار، عند وضعها تحت ضغط عالٍ أو عن طريق خفض درجة الحرارة ، فإنها تعود إلى الحالة السائلة. أنت غازات، بدورها ، هي المواد التي ، في ظل الظروف العادية ، هي بالفعل في حالة غازية ، ومن أجل التسييل ، من الضروري زيادة الضغط ودرجة الحرارة في وقت واحد.

تعرف أكثر:الفرق بين الغاز والبخار

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

• مثال

يوجد مثال على مادة غازية بشكل شائع داخل بالونات الحفلات ، و غاز الهيليوم، وهو ملف زáانت نبيل و monoatomic (جزيء ذرة واحد) ، يتم العثور عليها في حالة غازية للظروف الطبيعية لدرجة الحرارة والضغط. ال كثافة الهليوم أصغر من الهواء الجوي ، مما يجعل البالونات تطفو.

وضع غاز الهيليوم في بالون الحفلة.

العوامل التي تحدد الحالات الفيزيائية

ما يحدد الحالة المادية للمادة هو تنظيم جزيئاتها ، والتباعد بينها وبين الطاقة الحركية (طاقة الحركة). كل عنصر له نقطة الانصهار والغليان التي تحدد النقطة الحرجة ، أي أين درجة الحرارة والضغط يحافظ العنصر على حالته المادية أو يغيرها. تختلف هذه النقطة الحرجة حسب طبيعة المادة. علاوة على ذلك ، لكل عنصر ، لدينا قوى مختلفة بين الجزيئات ، والتي تؤثر أيضًا على الحالة الفيزيائية.

تتغير الحالة الفيزيائية

تحدث التغييرات المحتملة في الحالة الفيزيائية مع تغيرات في درجة الحرارة والضغط. انظر ما هم:

• انصهار: الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة من خلال التسخين.
• تبخير: الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. يمكن أن تحدث هذه العملية بثلاث طرق مختلفة:

1. الغليان: التغيير من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية يحدث بتسخين النظام بالتساوي ، كما في حالة الغلاية حيث يتبخر بعض الماء أثناء التسخين.

2. تدفئة: يحدث التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية فجأة ، حيث تخضع المادة لتغير سريع وهام في درجة الحرارة. مثال على ذلك عندما تسقط قطرة ماء على صفيحة ساخنة.

3. تبخر: يحدث التغيير تدريجيًا ، حيث يتبخر السطح الملامس للسائل مع باقي النظام فقط. مثال: تجفيف الملابس على حبل الغسيل.

• التكثيف أو التميع: من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة عن طريق التبريد.
• التصلب: يحدث عندما تنخفض درجة الحرارة بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى التجمد ، أي الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.
• تسامي: الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة. تحدث هذه العملية عندما تحتوي المادة على درجة انصهار عالية وضغط بخار مرتفع. مثال: الثلج الجاف وكرات النفتالين.

ملاحظة: يستخدم نفس المصطلح أو إعادة التسامي للعملية العكسية (المرور من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة).

تتغير الحالة الفيزيائية

حالات جسدية أخرى

في عام 1932 ، ايرفينغ لانجموير ، في جائزة نوبل في الكيمياء ، أضاف المصطلح بلازما إلى حالة مادة تمت دراستها منذ عام 1879. إنها حالة فيزيائية تكون فيها الجسيمات نشطة للغاية ، ولها مسافة بينها وبين الجزيئات اتصال ضئيل أو معدوم. تتشابه هذه الخصائص تمامًا مع خصائص الحالة الغازية ، باستثناء أن الطاقة الحركية للبلازما أكبر بكثير من طاقة الغاز.

هذا النوع من حالة المادة ليس شائعًا في الطبيعة الأرضية، ومع ذلك فهي وفيرة في الكون ، حيث أن النجوم هي في الأساس كرات من البلازما في درجات حرارة عالية. بشكل مصطنع ، فهو قادر بالفعل على التلاعب وإضافة قيمة إلى بلازما، والتي تستخدم تجاريًا في أجهزة تلفزيون البلازما ومصابيح الفلورسنت وموصلات LED وغيرها.

في عام 1995 ، çموجة بوز آينشتاينتم تأسيسه كحالة مادية للمادة. قام إريك كورنيل وكارل وايمان ، باستخدام المغناطيس والليزر ، بتبريد عينة من الروبيديوم، وهو معدن قلوي ، حتى كانت الطاقة بين الجسيمات قريبة من الصفر. من الناحية التجريبية ، لوحظ أن الجسيمات تتحد وتتوقف عن أن تكون عدة ذرات وبدأت تتصرف في وحدة واحدة ، "superatom".

يحتوي مكثف بوز-آينشتاين خصائص السائل الفائق (سائل بدون لزوجة وموصلية كهربائية عالية) وقد استخدم في دراسات الكم لاستكشاف الثقوب السوداء ومفارقة الجسيمات الموجية.

اقرأ أيضا: الفرق بين المصابيح الفلورية والمتوهجة

تمارين حلها

السؤال رقم 1- (Fفي الاعلى)يشاهد:

أنا - حجر النفتالين ترك في الخزانة.

II - وعاء ماء متبق في الفريزر.

ثالثا: وعاء ماء في النار.

رابعا- ذوبان قطعة من الرصاص عند تسخينها.

ترتبط هذه الحقائق بشكل صحيح بالظواهر التالية:

هناك. تسامي؛ II. تصلب [عامة] ثالثا. تبخر؛ رابعا. انصهار.

ب) أولا. تسامي؛ II. تسامي؛ ثالثا. تبخر؛ رابعا. التصلب.

ج) أولا. انصهار؛ II. تسامي؛ ثالثا. تبخر؛ رابعا. التصلب.

د) أنا. تبخر؛ II. تصلب [عامة] ثالثا. انصهار؛ رابعا. تسامي.

مهلا. تبخر؛ II. تسامي؛ ثالثا. انصهار؛ رابعا. التصلب.

القرار

البديل أ.

I - Sublimation: النفتالين مركب غير قطبي بدرجة غليان عالية جدًا. ينتقل هذا المركب من الحالة الصلبة إلى الغازية دون المرور بالحالة السائلة.

II- التصلب: الماء الخاضع لتجميد درجة حرارة منخفضة في المجمد ، وهو ما نسميه كيميائياً بالتصلب ، وهو المرور من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

ثالثًا - التبخر: الماء المتروك في وعاء مشتعل فيه النار يتعرض لارتفاع في درجة الحرارة. تبلغ درجة غليان الماء 100 درجة مئوية ، لذلك عندما يصل النظام إلى درجة الحرارة هذه ، سيبدأ في التبخر ، ويتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

رابعا - الانصهار: تبلغ درجة انصهار الرصاص 327.5 درجة مئوية ، وهي درجة حرارة عالية نسبيا ؛ ومع ذلك ، فإن صهر الرصاص هو عملية شائعة في الصناعات ، وهي ليست أكثر من الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

السؤال 2 - (Mackenzie-SP)

من خلال تحليل البيانات الواردة في الجدول ، المقاسة عند 1 atm ، يمكننا القول أنه عند درجة حرارة 40 درجة مئوية و 1 ضغط جوي:

أ) الأثير والإيثانول في مرحلة الغاز.

ب) الأثير في الطور الغازي ، والإيثانول في الطور السائل.

ج) كلاهما في المرحلة السائلة.

د) الأثير في الطور السائل ، والإيثانول في الطور الغازي.

ه) كلاهما في المرحلة الصلبة.

القرار

البديل ب. إذا كانت نقطة الغليان هي النقطة التي تتحول عندها المادة إلى حالة غازية ، فإن الإيثانول عند 40 درجة مئوية سيظل في حالة سائلة. الأثير لديه نقطة غليان أقل ، وهي 34 درجة مئوية ، لذلك عند 40 درجة مئوية سيكون في حالة غازية.

سؤال3 - (يونيكامب)تطفو الجبال الجليدية في مياه البحر ، تمامًا مثل الجليد في كوب من مياه الشرب. تخيل الوضع الأولي لكوب من الماء والثلج ، في توازن حراري عند درجة حرارة 0 درجة مئوية. مع مرور الوقت ، يذوب الجليد. طالما يوجد جليد ، تكون درجة حرارة النظام

أ) تظل ثابتة ولكن حجم النظام يزيد.
ب) تظل ثابتة ولكن حجم النظام ينخفض.
ج) النقصان وزيادة حجم النظام.
د) ينخفض ​​، وكذلك حجم النظام.

القرار

البديل ب. تظل درجة الحرارة ثابتة حتى يذوب الجبل الجليدي تمامًا ، حيث يوجد تبادل حراري بحثًا عن التوازن الحراري بين مرحلتي المادة. الماء هو أحد العناصر القليلة التي تسمح لكثافة مختلفة لحالات فيزيائية مختلفة لنفس المركب.

بالعين المجردة يمكننا أن نرى أن كثافة الجليد أقل. في حالة الجبل الجليدي وفي كوب من الماء والجليد ، يبقى الجليد على السطح. يحدث هذا لأنه عندما يتم تجميد الماء ، في عملية تكوين الجليد ، فإنه يكتسب حجمًا ، لكن الكتلة تظل كما هي عندما كان الماء في حالة سائلة. لذلك ، عندما يذوب جبل الجليد ، ينخفض ​​حجم النظام.

بقلم Laysa Bernardes Marques de Araújo
مدرس كيمياء