من فضل الله تعالى على الإنسان أنه جعل المادة قابلة للتحول من شكل إلى آخر، بهدف استغلالها، ولولا فضل الله علينا لبقيت تلك المادة كما هي في حالتها الأولى .
فوائد عدم ثبات المادة على حالتها
: يمكن استخدام تغيير شكل المادة الطبيعية للاستفادة منها، حيث يتم تحويل الماء إلى بخار، الذي يلطف الجو ويجعل درجة الحرارة مناسبة، كما يمكن للبخار أن يتحول مرة أخرى إلى ماء من خلال عملية التكاثف، ويمكن الاستفادة من هذه الخصائص الطبيعية في مواد أخرى مثل المعادن، حيث يمكن صهرها وخلطها حتى تتجانس مع بعضها البعض في عملية تعرف باسم الانصهار، ويمكن دراسة العوامل التي تؤثر في هذه العملية.
تعريف الانصهار
الانصهار هو عملية تحول المادة الصلبة إلى مادة سائلة، حيث يتم تزويد المادة الصلبة بالحرارة، وبهذه الطريقة يحدث الانصهار والذوبان نتيجة لتفكك الروابط بين جزيئاتها.
تبدأ المادة الصلبة بعملية انصهار، حيث تتوازن المكونات الصلبة والسائلة في المادة، ويتحول المادة المذابة إلى المادة المنصهرة، وتسمى درجة حرارة الانصهار بوحدة الجول لكل كيلوغرام. وإذا تزودت المادة بالحرارة، فإنها تبقى ثابتة حتى تتفكك الروابط بين جزيئاتها وتحولت إلى الحالة الغازية على شكل بخار.
ما هي العوامل التي تؤثر على عملية الانصهار
هناك العديد من العوامل التي تؤثر بشكل ملحوظ على عملية الانصهار للعديد من المكونات، ومن بين هذه العوامل الأكثر أهمية:
الضغط الجوي
يتم التعرف على زيادة نقطة الانصهار كلما ارتفعت درجة الحرارة للضغط الجوي، وبالتالي يتطلب نجاح عملية الانصهار زيادة الحرارة المطلوبة.
نقاء المادة
عندما تكون المادة مكونة من عنصر واحد فقط، يحدث الانصهار بطريقة متجانسة جدا، ولكن الأمر يختلف عندما تتكون المادة من عدة عناصر مختلفة، فكل عنصر له درجة حرارة انصهار مختلفة، مما يجعل عملية الانصهار غير متجانسة، ويمكن للعلماء الاعتماد على هذه المعلومات لمعرفة نقاء المادة، فإذا حدث الانصهار عند درجة حرارة محددة، فإن المادة تصبح نقية للغاية، ولكن إذا حدث الانصهار عند درجات حرارة مختلفة، فإن المادة تتكون من خليط كبير من المواد.
ما هو التجمد
عملية التجمد هي عملية معاكسة لعملية الانصهار، حيث يحدث التجمد عند تبريد المادة السائلة وتعريضها لدرجات حرارة منخفضة. في هذه العملية، يتقارب الجزيئات مع بعضها البعض، وتزيد قوة التجاذب بينهم. الهدف من ذلك هو تحويل تلك المادة في النهاية إلى الحالة الصلبة مرة أخرى.
عملية تغير حالة المادة تعتمد على درجة حرارتها، على سبيل المثال، عندما يتجمد الماء عند درجة الصفر، يكون ذلك هو ما يسمى بدرجة التجمد. تتأثر درجة تجمد المادة بنقاوتها، وكلما كانت المادة أكثر نقاء، زادت احتمالية تجمدها عند درجة حرارة معينة. وعلى العكس، إذا كانت المادة مكونة من مواد مختلفة، فإنها ستتجمد عند درجات حرارة متفاوتة.
ما هي درجة الانصهار
ان درجة الانصهار لاي مادة كما ذكرنا هي عملية التسخين التي تتعرض اليها المادة واعطائها الكمية المناسبة للحرارة، حيث انها ترتفع درجة الحرارة وكلما ارتفعت كلما بدأت عملية الانصهار بالتدريج، ويتم تثبيت درجة الحرارة على الرغم من انها اكتسبت الكثير من الحرارة، حتى تتم عملية انصهار المادة الصلبة بطريقة كاملة، وفي تلك الحالة تسمى درجة حرارة الانصهار.
تعرف درجة الانصهار على أنها درجة ثابتة تحدث فيها تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. وتتميز كل مادة نقية بدرجة انصهار مميزة لها، وتختلف هذه الدرجة عن درجات انصهار المواد الأخرى. على سبيل المثال، درجة انصهار الثلج تكون عند الصفر مئوية. ويكون لهذه العملية العكسية، وهي عملية التجمد، حيث يتحول المادة السائلة إلى الحالة الصلبة، درجة انصهار خاصة بها أيضا. يتم في عملية التجمد فقدان الحرارة، حيث تتقارب جزيئات المادة السائلة وتتجمع بشكل أكبر، مما يؤدي إلى زيادة قوة التجاذب بينها بشكل كبير. وهذه هي العملية التي تم شرح تفاصيلها سابقا.