حالة من المادة تكون فيها الجسيمات قريبة من بعضها وتهتز في مكانها دون الابتعاد عن بعضها البعض؟ في العلوم، يجيب الطلاب على سؤال مهم، وهو، في أي حالة من المادة تكون الجسيمات متجاورة مع بعضها وتهتز في مكانها دون الابتعاد عن بعضها البعض؟ خاصة في منتصف الصف الثاني، لذلك سنقدم إجابة هذا السؤال بمزيد من التفصيل في المقالة التالية.
نظرة عامة على حالات المادة المختلفة
- كل شيء له كتلة وقادر على احتلال مساحة تسمى المادة، وهي أساس كل شيء في الكون، حيث تتكون من مواد صغيرة جدًا تسمى الذرات، والتي تحتوي على جسيمات من 3 أنواع مختلفة: الإلكترونات والنيوترونات والبروتونات.
- تترابط الذرات مع بعضها البعض بحيث تكون جزيئات، والتي هي أساس كل مادة. تمتلك الجزيئات والذرات طاقة كامنة بداخلها، والتي تسمى الطاقة الكيميائية.
- توجد المادة على سطح الكوكب في 3 حالات رئيسية: الغازية والصلبة والسائلة، والتي توصل إليها العلماء اليونانيون القدماء، مع ملاحظة حالات مختلفة من الماء اعتمادًا على الظروف الجوية ودرجة الحرارة الطبيعية، وتم اكتشاف 4 حالات من المواد تسمى البلازما.
- تتغير كل مادة وتختلف وفقًا لخصائصها الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية.
اقرأ أيضًا من هنا: نظرية الحركة الجزيئية سلوك المادة نتيجة حركة جسيماتها
حالة من المادة تكون فيها الجسيمات قريبة من بعضها، وتهتز في مكانها دون الابتعاد عن بعضها البعض؟
- الإجابة الصحيحة صلبة.
تعريف صلب
- المواد الصلبة هي المواد التي لها شكل وحجم ثابت، أي. كتلة ثابتة، بالإضافة إلى حقيقة أنها قادرة على احتلال قدر معين من الفضاء، وفي الهندسة، يسمى الجسم الصلب كائنًا ثلاثي الأبعاد.
- بسبب الثبات في الحجم والشكل في المواد الصلبة، يصعب تشكيلها وتغييرها إلا من خلال عوامل قوية لتكون قادرة على إحداث هذه التغييرات بسهولة.
- أهم الأمثلة على المواد الصلبة هي جذوع الشجيرات والأحجار.
خصائص مادة صلبة
المادة الصلبة لها عدة خصائص مهمة تعطيها شكلاً وحجمًا ثابتين، وهذه الخصائص هي:
1_ قوة تلامس الجسيمات
- تتمثل إحدى خصائص الجسيمات الصلبة في قربها من بعضها البعض، حيث تربطها قوة قوية ببعضها البعض، مما يحد من الحركة العشوائية غير المنتظمة للجسيمات في الفراغ مقارنة بالحالتين الأخريين للمادة، السوائل والغازات.
- تتذبذب الجسيمات في المادة الصلبة بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن ملاحظتها بسبب وجود الطاقة الحرارية.
2_ حجم ثابت
- يشير الحجم الثابت للمواد الصلبة إلى الكمية التي يمكن أن تشغلها في الفراغ، والسبب في تعريفها بالحجم الثابت هو وجودها في مكان ثابت في الفضاء بالإضافة إلى درجة صلابة هذه المواد.
3_ مقاومة الضغط
- هذه من أهم خصائص المواد الصلبة، وهي أنها غير قابلة للضغط، مما يعني أن المادة لا تستطيع تغيير حجمها إلا عندما يتغير مقدار الضغط المطبق عليها، وبسبب المسافات القريبة بين جزيئاتها، يصعب تفريقها.
4_ شكل ثابت
- من أهم خصائص المواد الصلبة الحجم الثابت، حيث لا يمكن تغيير شكلها ثلاثي الأبعاد إلا عن طريق كسر الجزيئات والروابط القوية بينها.
- على سبيل المثال: يتميز الجبل بشكله الثابت غير المتغير لأنه يتكون من عدة صخور موضوعة معًا.
- الكراسي والأبواب والطاولات هي مواد صلبة لها شكل ثابت وغير متغير، ولكن عند تطبيقها بقوة فعالة، فإن شكلها سيتغير كما لو كان مكسورًا ومخدوشًا.
5_ خاصية الانتشار
- تكون خاصية الانتشار بطيئة جدًا في حالة المواد الصلبة مقارنة بالحالتين الأخريين من الغاز والسائل، لذلك من السهل ملاحظة خاصية الانتشار فيها، ولكن لكي يحدث هذا الانتشار، من المهم أن تكون التركيزات تتنوع وتتنوع بحيث تتعرض لدرجات حرارة عالية.
- على سبيل المثال، إذا تعرضت عملة معدنية مكونة من غلاف نحاسي ومركزها معدن زنك لدرجة حرارة عالية لفترة معينة، فسيبدأ الزنك في الظهور على الغلاف الخارجي للعملة المعدنية.
6_ نقطة الانصهار
- غالبًا ما تكون نقاط غليان وانصهار المواد في الحالة الصلبة أعلى من درجة حرارة الغرفة العادية مقارنة بحالات المواد الغازية والسائلة الأخرى، والتي تكون أقل من درجة حرارة الغرفة العادية.
- تبدأ المواد في الحالة الصلبة النقية، المصنفة على أنها بلورية، في الذوبان في نطاق ضيق من درجات الحرارة، مقارنة بالمواد الصلبة في الحالة غير النقية، والتي تذوب في نطاق واسع من درجات الحرارة.
7_ الكثافة
- الكثافة مصطلح علمي مشهور يتجاوز قسمة كتلة الجسم على حجمه، وبالتالي فإن وحدة القياس هي جرام / متر وكل ما يعادله، ومن المعروف أن المواد في الحالة الصلبة تختلف في الكثافة عن باقي أنواع المواد الأخرى.
- يتم قياس كثافة المواد في الحالة الصلبة بسهولة عن طريق التوازن الهيدروستاتيكي أو بمبدأ أرخميدس.
- بشكل عام، تكون كثافة المواد في الحالة الصلبة أعلى من كثافة المواد في الحالات الأخرى: الغازية والسائلة.
الفئات الرئيسية للمادة الصلبة
هناك عدة فئات رئيسية من المواد الصلبة وهي كما يلي:
1_ معدن
- هي مواد صلبة طبيعية تتشكل نتيجة عمليات بيولوجية، في حين أن المعادن لها هيكل ثابت موحد، على سبيل المثال: الأملاح والماس.
2_ أشباه الموصلات
- لها خواص كهربائية وحرارية بين المعادن والعوازل، ومن الممكن أن تكون المركبات والعناصر النقية والمواد المشبعة مثل: السيليكون.
3_ المعادن
- تعتبر المعادن الصلبة موصلات جيدة للكهرباء والحرارة وهي قابلة للطرق مثل: السبائك والفولاذ والفضة.
4_ بورسلين
- مواد صلبة تتكون أساسًا من مركبات غير عضوية، والبورسلين صلب ومقاوم للصدأ والتآكل.
5_ المركبات
- هذه مواد ذات مرحلتين أو أكثر، مثل: البلاستيك، وخصائصها غير مرئية.
6_ المواد العضوية
- هذه هي البلاستيك والبوليمرات والخشب والشمع، وهي عوازل كهربائية وحرارية ولها نقاط غليان وانصهار أقل من البورسلين والمعادن.
7_ المواد الحيوية
- إنها مواد طبيعية، مثل العظام والكولاجين، وعادة ما يكون لها خاصية التجميع الذاتي، أي اكتساب الجزيئات عن طريق ترتيبها بطريقة معينة.
8_ المواد النانوية
- هذه جسيمات صلبة صغيرة بحجم نانومتر، ومن المرجح أن تكون خصائصها مختلفة عن خصائص المواد الصلبة السائبة.
كما أدعوكم للاستفسار عما إذا كانت التغييرات الفيزيائية تغير خصائص المادة دون تغيير نوعها أم لا؟
مقارنة شاملة لخصائص حالات المادة المختلفة
بعد تحديد جميع خصائص المادة في الحالة الصلبة، من الضروري ذكر الاختلافات والاختلافات الرئيسية بين حالات المادة الثلاث، وهي كما يلي:
1_ الحالة الصلبة
- الشكل: ثابت.
- الانضغاط: ليس من السهل الضغط.
- الحجم: ثابت.
- الكثافة: عالية ويمكن أن تكون عالية جدًا.
- درجة التجاذب بين الجسيمات: قوي جدا.
- المسافة بين الجسيمات: لا مسافات.
2_ الجسم السائل
- الشكل: متغير.
- قابلية الانضغاط: يصعب الضغط.
- الحجم: ثابت.
- الكثافة: عالية.
- درجة التجاذب بين الجسيمات: وهي أقل من الجذب في حالة المواد الصلبة وأكبر من الجذب في حالة المواد الغازية.
- المسافة بين الجسيمات: متوسط.
3_ الحالة الغازية
- الشكل: متغير.
- قابلية الانضغاط: سهل الضغط.
- الحجم: متغير.
- – الكثافة: منخفضة جدا.
- درجة التجاذب بين الجسيمات: لا شيء.
- المسافة بين الجسيمات: كبيرة جدًا وممتدة.
ولا تتردد في قراءة المزيد من خلال: ما هي المادة التي تتكون من نوع واحد من الذرات لا يمكن تقسيمها إلى مواد أبسط؟
في النهاية، انتهى بنا المطاف باكتشاف إجابة السؤال: ما هي حالة المادة التي تكون فيها الجسيمات قريبة من بعضها وتهتز في مكانها دون الابتعاد عن بعضها البعض؟ بالتفصيل، نظرًا لوجود العديد من المواد الصلبة في حياتنا ولها خصائص مختلفة عن حالات المادة الأخرى، فهي تتميز بكثافة عالية وأبعاد ثابتة.