درس تفاعلي شامل: المادة وتحولاتها

الحالة الصلبة

• الشكل والحجم: ثابتان لا يتغيران بتغير الوعاء.

• حركة الجسيمات: متراصة وتهتز في أماكنها، وليس لديها طاقة كافية للابتعاد.

• المواد البلورية: جسيماتها ترتب في نمط متكرر منتظم (مثل: ملح الطعام، الماس، الثلج).

• المواد غير البلورية: جسيماتها تأخذ ترتيباً عشوائياً (مثل: الزجاج، المطاط، البلاستيك).

الحالة السائلة

• الشكل والحجم: حجم ثابت، لكن الشكل متغير (يأخذ شكل الوعاء).

• حركة الجسيمات: تنساب بحرية أكبر من الصلبة، وطاقتها الحركية أعلى، لكن قوى التماسك تبقيها متقاربة.

• اللزوجة: مقياس لمقاومة السائل للجريان. (العسل أعلى لزوجة من الماء). وتزداد اللزوجة بانخفاض الحرارة.

• التوتر السطحي: قوى شد غير متوازنة تؤثر في جسيمات سطح السائل إلى الداخل، مما يجعل السطح مشدوداً مثل الغشاء (يسمح للحشرات بالمشي على الماء).

الحالة الغازية

• الشكل والحجم: ليس لها شكل أو حجم ثابت. تملأ الوعاء الذي توضع فيه بالكامل.

• حركة الجسيمات: متباعدة جداً، تتحرك بسرعة عالية في جميع الاتجاهات، وقوى التجاذب بينها ضعيفة جداً.

• البخار: هو مادة في الحالة الغازية، لكنها تكون في الحالة السائلة أو الصلبة في درجة حرارة الغرفة (مثل بخار الماء).

الطاقة الحرارية

هي مجموع طاقتي الحركة والوضع لجميع جسيمات الجسم. تعتمد على عدد الجسيمات وكمية الطاقة في كل جسيم. (كوب ماء ساخن كبير يحتوي على طاقة حرارية أكبر من كوب صغير بنفس الحرارة).

درجة الحرارة

هي متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة. لا تعتمد على كمية المادة. (كوب صغير وكوب كبير من الماء المغلي لهما نفس درجة الحرارة، لكن الطاقة الحرارية للكبير أكبر).

الحرارة

هي انتقال الطاقة الحرارية من الجسم الأسخن إلى الجسم الأبرد عند تلامسهما. عند اكتساب الجسم للحرارة تزداد سرعة جسيماته وترتفع حرارته.

الانصهار والتجمد

• الانصهار: تحول الصلب إلى سائل (اكتساب طاقة). درجة انصهار الجليد 0°م. تثبت الحرارة أثناء الانصهار.

• التجمد: تحول السائل إلى صلب (فقدان طاقة). درجة تجمد الماء 0°م.

التبخر والتكثف

• التبخر: تحول السائل إلى غاز. له نوعان:
1. الغليان: يحدث في كل أجزاء السائل مع تكون فقاعات عند درجة الغليان (100°م للماء).
2. التبخر السطحي: يحدث عند السطح فقط، ويسبب تبريد السائل لأن الجزيئات الأسرع (الأعلى طاقة) هي التي تفلت، تاركة الجزيئات الأبرد.

• التكثف: تحول الغاز إلى سائل (فقدان طاقة)، مثل تكثف بخار الماء على زجاج بارد.

التسامي

تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة. مثال: الجليد الجاف (ثاني أكسيد الكربون الصلب) الذي يمتص الطاقة من الهواء ويتحول لضباب.