من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة

بواسطة:
من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة

من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة

هناك العديد من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة والتي سوف نتناول دراستها والبحث عنها في مقالنا التالي والذي نقدمه لكم في مخزن المعلومات، وقد تبين من خلال الدراسات والتجارب أن المادة لها أقسام رئيسية ثلاث وهي:

  • الخواص الكيميائية: تعتمد تلك الخاصية على مدى قابلية المواد للدخول بالتفاعلات الكيميائية ومن ثم إنتاج مواد جديدة تتمتع بخواص مختلفة، مثل ما يحدث من إنتاج للرماد عقب احتراق الفحم، أو صدأ الحديد.
  • الخواص الميكانيكية: ومن أبرز تلك الخواص القوة، الشغل، التسارع والسُرعة.
  • الخواص الفيزيائية: منها اللمعان والكثافة والبريق.

تعريف خواص المادة الفيزيائية

يقصد بالخاصية الفيزيائية جميع الخواص التي تقبل القياس وعن طريق ما لها من قيمة يصبح من الممكن وصف حالة المادة أو النظام الفيزيائي في لحظة زمنية ما، فهي مجموعة من الصفات الظاهرة والتي لا تدخل بتركيب المادة الجزئي، دون إحداث تغيير بالمادة، وقد تم تصنيف خواص المادة الفيزيائية إلى ما يلي:

  • خواص شمولية (extensive): تقوم تلك الخاصية بالاعتماد على حجم المادة وكميتها الموجودة بالجسم، إذ تزداد بالتزامن مع زيادة حجم وكمية المادة والمحتوى الحراري وعدد الجسيمات.
  • خواص مكثفة (intensive): لا تعتمد تلك الخاصية على حجم الماد وكميتها بالجسم ومن أمثلتها الحرارة النوعية ومقياسها وحدة الكيلوغرام/ الجول، الكثافة ومقياسها وحدة الكيلوغرام/متر مكعب، والسعة الحرارية.

الجدير بالذكر أن هناك بعض حالات المادة يكون من الصعب بها تحديد حالتها وما إذا كانت فيزيائية أم غير ذلك ومن أمثلة تلك الحالات رؤية الألوان، إذ أن ما نراه من ألوان ما هو إلا تفسير لخاصية الانعكاس فوق أحد الأسطح، وعبر مقارنة خواص المادة الفيزيائية بغيرها من الخواص الكيميائية يصبح من الممكن سلوك المواد خلال التفاعل.

خواص المادة الفيزيائية

يقوم التفاوت في الخصائص الفيزيائية للمواد على الروابط بين الجزيئات وأنواعها وذلك في حالة المركبات الأيونية، أو ما يجمع بين الدقائق والتجمعات الأيونية من روابط، ولعل من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة ما يلي:

  • حالات المادة الثلاث: الحالة السائلة، الحالة الصلبة، الحالة الغازية.
  • خواص نوعية: لا يمكن تحديد قيمة معينة لها مثل الرائحة والطعم.
  • خواص كمية: يمكن تحديد كميتها مثل الكتلة والحجم.
  • القابلية للانضغاط، السحب والطرق.
  • التسامي والتسامي العكسي.
  • درجة الانصهار، ودرجة الغليان.
  • معدل التبخر، وسرعة التبخر.
  • طاقة التبخر، وطاقة التكاثف.
  • القابلية للتوصيل الكهربائي.
  • القابلية للتوصيل الحراري.
  • التكاثف، والتجمد.
  • الضغط البخاري.
  • الانتشار.

خواص حالات المادة الفيزيائية الثلاثة

لكل حالة من حالات المادة الفيزيائية الثلاثة مجموعة من الخواص التي تميزها وهو ما سوف نوضحه بالفقرات التالية:

الخواص الفيزيائية للحالة الصلبة

إن كل من شكل وحجم الجسم الصلب هو ثابت، ويتم تقسيم الأجسام الصلبة وفق خواصها الفيزيائية إلى ما يلي:

  • أجسام صلبة متراصة: تشتمل على شكل خاص وثابت.
  • أجسام صلبة غير متراصة: لا يوجد لها شكل خاص وثابت، إذ أنها تتخذ شكل ما توضع به من إناء، وتشترك معها بتلك الخاصية الأجسام السائلة والغازية، في حين أنها تختلف عنهم فيما يكون لها بحالة السكون من سطح أفقي.

ومن خلال ما سبق ذكره من تقسيم للأجسام الصلبة يتضح أنها جميعاً تشترك في الخواص التالية:

  • الشكل الثابت.
  • الحجم الثابت.
  • لا تقبل الانضغاط.
  • لها طاقة حركية ضعيفة.

الخواص الفيزيائية للحالة السائلة

من أهم الخواص الفيزيائية التي تشترك بها المواد السائلة ما يلي:

  • الحجم الثابت.
  • صعوبة قابليتها للانضغاط.
  • السطح الأفقي للمادة يكون في حالة سكون.
  • لا تمتلك شكل خاص أو ثابت، ولكنها تأخذ شكل الوعاء الذي يتم وضعها به.
  • يميزها كل من الميوعة والجريان وهو ما يتضح من انتقالها من وعاء إلى آخر بسهولة وسرعة.

الخواص الفيزيائية للحالة الغازية

  • تختص بالميوعة والجريان.
  • تقبل للانضغاط والتوسع.
  • لا تتسم بثبات الحجم، لذا فإنها تأخذ شكل ما توضع به من وعاء.
  • لا يوجد شكل ثابت أو خاص، ولذلك فإنها تأخذ أيضاً شكل الوعاء الذي يتم وضعها به.

أمثلة على الخواص الفيزيائية للمادة

إلى جانب ما سبق ذكره من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة نذكر فيما يلي أمثلة على خواص المادة الفيزيائية:

  • النفاذية: تعد النفاذية بمثابة مؤشر حول مدى تصريف المادة لما يحيك بها من سوائل، وتدفق سريع، ويتم قياس الخصيصة تلك بوحدة الدارسي وهو ما تم اعتماده نسبة إلى مكتشفها.
  • الخصائص الصوتية: هي موجة كمية ووفق لذلك الأساس يتم التعبير عن خصائص الصوت بأشكال عدة مثل الطول الموجي الذي يتم قياسه بوحدة المتر، والهيرتز كوحدة لقياس التردد، إلى جانب قياس شدة الصوت بوحدة الديسيبل.
  • المرونة: يقصد بها في الفيزياء قابلة جسم ما للثني، وتأثر المادة فيما يتعلق بحجمها وشكلها عقب زوال أسباب التغيير.
  • الخصائص المغناطيسية: يتم قياس الخصائص المغناطيسية للمادة باثنين من الكميات الفيزيائية وهما:
  1. (كثافة التدفق المغناطيسي): تُمثّل كثافة التدفق المغناطيسي قوّة الحقل للمادّة التي تم تعريضها للمجال المغناطيسي، ويتم قياسها بوحدة تسلا.
  2. (شدّة المجال المغناطيسي): يقصد بشدّة المجال المغناطيسي ما يتم التعبير به عن مِقدار القوّة التي تنتج عن تغيُّر الطاقة بوحدة الحجم.

خواص المادة الفيزيائية وتغيراتها

يقصد بالتغيرات الفيزيائية ما يحدث للمادة في حالتها فيما إذا كانت غازية، صلبة أو سائلة، وبها يحدث حالة من التغير في شكلها الخارجي فقط، وغالباً ما ترتبط تلك التغيرات بتغير درجة الحرارة مثل التبخر أو الانصهار، وقد لا تؤثر تلك التغيرات على هوية المادة مثلما يحدث في حالة ذوبان السكر في الماء، أو كسر الزجاج، ومن الخواص الفيزيائية المميزة للمادة والشهيرة نذكر:

الانضغاط

  • هو ما يقصد به حالة من التغير تحدث في للمادة بالحالة الغازية وبها تتحول إلى السائلة، ومن خلال تعريض جزيئات تلك المادة إلى الضغط، يزداد ما بينها من قوى تجاذب كما تقل المسافات الفاصلة بينها، إلى أن تتحول من تلك الحالة الغازية إلى السائلة.

الانتشار

  • هو حالة من حالات التغير الفيزيائي التي تحدث للمواد بالحالة الغازية، ويكون حينما يختلط مع الهواء جزيئات الغاز ومن ثم تنتشر تلك الجزيئات منطلقة بالهواء، وفي هذه الحالة فإنها تتخذ حجم أكبر من حجمها قبل الانتشار.

الانصهار

  • هو أحد حالات التغير التي تحدث للمادة وبه تتحول المادة بواسطة التعرض للحرارة من الحالة الصلبة إلى السائلة، إذ تقوم الحرارة بتفكيك واهتزاز جزيئات المادة والتي تكون في حالة من التماسك الشديد قبل التعرض للحرارة، كما تكون المسافة الفاصلة بين تلك الجزيئات إما معدومة أو شبه معدومة، وحينما يتم تسخين المادة يزداد ما بين الجزيئات من مسافات وتتفكك وتتباعد عن بعضها، وهنا تتحول المادة إلى سائل.

قياس التغيرات الفيزيائية

حينما تتعرض المواد للقياسات والتجارب في سبيل التعرف على ما ها من خواص فيزيائية فإن تلك الخواص قد تتغير، ويتم قياس تلك التغيرات بمجموعة قياسات والتي من بينها:

  • قياس درجة الانصهار: خلال قياس درجة الانصهار تتحول المواد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، مثلما يحدث للثلج من ذوبان وتحوله إلى ماء سائل حين بلوغه درجة حرارة صفر مئوية.
  • قياس درجة الغليان: حينما تصل حرارة المادة إلى درجة الغليان يحدث لها تغير في الحالة الفيزيائية وذلك من السائلة إلى الغازية، مثل ما يحدث للماء حينما يتحول إلى بخار عند الوصول لدرجة حرارة مئة مئوية.

الخواص الفيزيائية للماء

هناك مجموعة من الخصائص الفيزيائية التي تتميز بها الماء منها:

  • التوتر السطحي (surface tension): وهو ما يعتمد على ما يحدث بين الجزيئات السائلة من تجاذب، كما يعتمد على المواد السائلة والصلبة والغازية التي تتلامس معه ويكون شكل السائل في تلك الحالة مثل الغشاء الممتد المرن.
  • الضغط البخاري: يتمثل في ما ينتج من ضغط بخار عن تبخر الصلب أو السائل فوق الصلب أو السائل بحاوية مغلقة.
  • الحرارة النوعية (specific heat): لدى الماء مقدرة على مقاومة التغير بدرجات الحرارة حتى إن كان تغير شديد، وهو ما يرجع إلى امتلاكه حرارة مرتفعة في التبخر وكذلك حرارة نوعية، وهو ما يشير إلى وجود حاجة إلى كم كبير من الطاقة لكي يتم كسر الروابط الهيدروجينية فيما بين جزيئات الماء.
  • التأثير والتأين الذاتي للماء:  الماء مركب يمتلك خاصية التأين الذاتي مما يدل على وقوع تصادم فيما بين جزيئي الماء، وهو ما ينتج عنه نقل أيون هيدروجين فيما بين جزئيين، وهنا يتم الحصول على أيون الهيدروكسيد سالب الشحنة (OH)، و أيون الهيدرونيوم الموجب الشحنة (+H).

إلى هنا عزيزي القارئ نكون قد عرضنا بشكل تفصيلي مجموعة من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة في حالاتها الثلاثة الصلبة والسائلة والغازية، كما قد تطرقنا للحديث حول ما قد يحدث لتلك المادة من تغيرات فيزيائية في خواصها، وهو ما يقوم علم الفيزياء على دراسته من حالة المادة في شكلها الخارج الظاهر دون تركيبها الداخلي.

المراجع

1

2