ما يحدد حالة المادة هو حركة جسيماتها، وقوة التماسك بينها.
حالات المادة
توجد المادة في 3 حالات، الحالة الصلبة، الحالة السائلة، الحالة الغازية، ويمكن أن تتحول المادة من حالة إلى أخرى، فعند انصهار المواد الصلبة تصبح مواد سائلة، وعند تجمد المواد السائلة تصبح مواد صلبة، وعند تبخر المواد السائلة تتحول إلى مواد غازية.
الحالة الصلبة
وهي الحالة التي تتميز فيها المادة بامتلاكها شكلًا وحجمًا محددين، نظرًا لقوة الترابط بين جزيئاتها التي تكونها، وفي الغالب تتخذ المواد الصلبة الشكل البلوري.
ومن خصائص المواد الصلبة قدرتها على مقاومة أي قوة على سطحها، إلى جانب عدم قابليتها للضغط نتيجة وجود الجسيمات التي ترتبها بالقرب من بعضها البعض وبشكل مرتب، فتقل المساحة بين تلك المكونات.
كما أن المواد في تلك الحالة تتميز بشدة صلابتها، نظرًا لضآلة المسافة الموجودة بين جزيئاتها التي تكونها.
لا تستطيع جزيئات المواد الصلبة التحرك سوى حول مواضعها المتوسطة، وتستطيع المواد الصلبة في حالاتها الحفاظ على شكلها عندما تتعرض لقوة خارجية.
تمتلك المواد الصلبة خاصية المرونة، فعندما تُرفع قوة خارجية عنها؛ تستطيع العودة إلى شكلها وحجمها الأصلي.
لا يمكن للمواد الصلبة أن تنصهر إلا إذا تعرضت لدرجة حرارة عالية.
تمر المواد الصلبة بخاصية التسامي، والتي تشير إلى تحولها إلى الحالة الغازية، دون أن تمر بالحالة السائلة.
عندما تتعرض المواد الصلبة لدرجات حرارة عالية؛ تتحول إلى الحالة السائلة، وتلك العملية تُسمى بالذوبان.
من أهم الأمثلة على المواد الصلبة ملح الطعام، السكر، الجليد، الماس، الكوارتز.
الحالة السائلة
تتوسط الحالة السائلة للمادة حالتها الصلبة والغازية، وتميل جزيئات المادة في تلك الحالة إلى الحركة وعدم الثبات وزيادة المسافات بينها، ويبقى حجم السائل ثابتًا نظرًا للتجاذب بين الجزيئات.
تتميز الحالة السائلة باتخاذها شكل الوعاء الذي توضع فيه، وتتحرك جسيماتها فوق بعضها البعض بحرية، وفي نفس الوقت تمتلك قوى تجاذب فيما بينها.
يمكن أن تتكون المواد السائلة من خلال تبريد الغازات، ومن الأمثلة على ذلك بخار الماء، وذلك لأن جزيئات الغاز الناتجة عن برودتها تتباطئ سرعتها.
وبتسخين المادة الصلبة تتحول إلى مادة سائلة، مثل الحمم المنصهرة، فهي في الأصل صخور صلبة تعرضت لدرجات حرارة عالية فتحولت إلى الحالة السائلة.
من الخواص التي تتميز بها الحالة السائلة التلاصق والتماسك، إلى جانب التوتر السطحي، كما أنها تتدفق من مرحلة إلى أخرى.
حسب الظروف العادية، فإن درجات غليان المواد السائلة أعلى من درجة حرارة الغرفة، بالإضافة إلى امتلاكها القدرة على نقل الموجات الصوتية في الوسط بسرعة 1 كيلو مترًا في الثانية.
من الأمثلة على الحالة السائلة مياه البحر، المشروبات، معدن الزئبق في ميزان الحرارة، النفط، الماء.
الحالة الغازية
تتميز الحالة الغازية بعدم وجود شكل وحجم ثابت لها، إلى جانب انخفاض كثافتها عند مقارنتها بالحالات الأخرى للمادة.
تمتلك جزيئات المادة الغازية طاقة حركية عالية، نظرًا للمسافة الكبيرة الموجودة بين تلك الجزيئات، حيث تنتشر في الوعاء بسرعة وتتوزع بشكل متساوِ بعد تصادمها ببعضها البعض.
وترتبط سرعة انتشار جزيئات المادة الغازية بدرجة الحرارة عكسيًا.
تتميز الحالة الغازية للمادة بمرورها بخاصية الترسيب، وفيها تتحول الحالة الغازية إلى حالة صلبة دون أن تمر بالحالة السائلة.
الحالة الغازية شديدة الانضغاط، والغازات تمارس الضغط بالتساوي وفي جميع الاتجاهات، إلى جانب اختلاطها في كافة النسب دون وسائط ميكانيكية.
ومن الأمثلة على المواد بالحالة الغازية غاز الهيدروجين وغاز النيتروجين وغاز الأكسجين وغاز الهيليوم، والهواء الذي يحيط بنا.
البلازما
يُطلق مصطلح البلازما على المادة التي تتعرض لأعلى درجات الضغط والحرارة سواء في الفضاء، أو على سطح الشمس، فتتفكك الذرات، وتُنزع الإلكترونات من مدارها، فينتج عنها أيونات بشحنات موجبة.
أي أن البلازما هي الخليط الذي ينتج عن الذرات المتعادلة والإلكترونات الحرة والأيونات المشحونة.
ونظرًا لاحتواء البلازما على العديد من الخصائص؛ فقد صنفها العلماء بحالة رابعة لحالات المادة.
ويمكن أن تكون البلازما مثل الغاز أو السائل، أي مائعة، ويمكن أن تولد قوى كهربائية ومغناطيسية نتيجة استجابتها لها ولاحتوائها على الجسيمات المشحونة.
وتتميز البلازما بعدة خصائص، منها عدم وجود شكل أو حجم ثابت لها، إلى جانب قلة كثافتها عن كثافة المواد السائلة والصلبة.
تتساوى في البلازما أعداد الإلكترونات والبروتونات، ولذلك فهي متعادلة كهربائيًا.
وعلى عكس الغازات العادية، فإن البلازما مكونة من ذرات مُجردة من جميع إلكتروناتها أو بعضها، وفيها تتجول بحرية نوى ذات شحنات موجبة وهي الأيونات.
تُستخدم الحقول المغناطيسية من أجل تثبيت البلازما في مكانها.
من استخدامات البلازما الحرارية تعقيم الأغذية الطازجة، بفضل فاعليتها في القضاء على البكتيريا.
من أمثلة حالة البلازما كبرتيد الهيدروجين، النيتروجين، موجات ألفين، الشفق المحيط بمنطقة القطبين عندما تكون معظم الرياح الشمالية من البروتونات، كرات البلازما المعبئة بعدد من الغازات النبيل.
حالة تكاثف أينشتاين
وهي إحدى حالات المادة التي تدخل فيها الجسيمات دون الذرية أو الذرات المنفصلة في كيان ميكانيكي كمي.
وقد تم تنفيذ حالة تكاثف أينشتاين في عام 1955، حيث تم الحصول على عينة من عنصر الروبيدوم، ثم تبريدها في درجة حرارة بلغت صفر، وعندما انخفضت حرارة ذرات البروبيديوم، تتداخل موجاتها بعد توسعها، أي تقترب ذراتها من حالة السكون نتيجة تقاربها، نظرًا لعدم وجود طاقة حركية تعمل على نقل الذرات من مكان إلى آخر.
ثم تتجمع هذه الذرات، فتتطابق مع بعضها البعض، وبعد أن كانت عدة ذرات منفصلة، تصبح ذرة واحدة كبيرة.
تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار.
الإجابة صحيحة.
فجسيمات المادة الصلبة تتحرك حركات لا يمكن ملاحظتها نظرًا لضيق لمسافات الواقعة بين تلك الجسيمات.
ما حالة المادة التي تكون فيها الجسيمات متلاصقة، وتهتز في أماكنها دون أن يبتعد بعضها عن بعض؟
