مقارنة بين حالات المادة الصلبة والسائلة والغازية

نظرة شاملة عن حالات المادة

الكون مليء بمواد عديدة تحيط بنا، وقد تمر علينا دون أن ندرك أن هناك عددا لا يحصى من المواد المحيطة بنا. والجدير بالذكر أن خصائص المادة تحدد نوعها ومدى قدرتها على التحمل الحراري

  و يمكن للمادة أيضا أن تتحول من حالة إلى أخرى من خلال بعض التغييرات في بعض العوامل البيئية المعينة  (زيادة أو خفض الضغط ودرجة الحرارة ).

حيث يمكن تحويل الجليد من الصورة الصلبة إلى ماء  في الصورة السائلة ،  عن طريق زيادة درجة الحرارة. و حالة المادة هي أحد الأشكال المميزة التي تتخذها أطوار المادة المختلفة من حولنا 

 تتكون المادة بشكل عام من الذرات، والتي يمكن أن تحتوي بشكل أساسي على بروتونات ونيوترونات وإلكترونات، وعندما تتحد الذرات في أشكال محددة ومعروفة، تنشأ المركبات ،

 يمكن أن يعرف ما يعرف باسم الجزيئات التي تتشكل لتكون المادة. وهذه الجزيئات لها عدد محدد في كل مكان في المادة. ولكن قد تسأل نفسك: ماذا يحدث عندما يتساوى عدد الجزيئات في مادة ما في مكانين؟ ومن هنا، لابد أن تعرف أنه يمكن حدوث حالة من الاتزان في المادة .

وبالطبع، درسنا سابقًا ثلاث حالات للمادة وهي الحالة الصلبة والسائلة والغازية، وهي الحالات الثلاث التي تم التوصل إليها من قبل الإغريق بعد دراسات دامت لفترة طويلة حول طبيعة المادة وتكوينها .

مقارنة بين  حالات المادة الثلاثة

هناك طريقة أخرى كثيرة يمكننا من خلالها مقارنة تكوينات  المادة . و  تحدد كمية الطاقة في جزيئات المادة و  حالة المادة. حيث يمكن أن توجد المادة في حالة من عدة حالات مختلفة ، بما في ذلك الحالة الغازية أو السائلة أو الصلبة. هذه الحالات المختلفة للمادة لها خصائص مختلفة .

الحالة الصلبة

تُعرف الحالة الصلبة بأنها حالة للمادة لا تمتلك فيها الذرات أو الجزيئات طاقة كافية للتحرك، ففي الحالة الصلبة تكون الذرات على اتصال دائم وقوي وتتواجد في مواقع ثابتة بالنسبة لبعضها البعض، وتكون قوى التجاذب بين الذرات أو الجزيئات أقوى من قوى التنافر .

و تكون العلاقة  قوية بما يكفي للحفاظ على تماسك الجزيئات و منعها من تجاوز بعضها البعض. فالحركة في الحالة الصلبة تكون إهتزازية في مكانها

الحالة الغازية 

في الحالة الغازية، يتمتع الذرات أو الجزيئات بطاقة كافية للتحرك بحرية. تتصادم الجزيئات عشوائيًا، وتتلامس فقط عند الاصطدام. والقوى بين الذرات أو الجزيئات ليست قوية بما يكفي لتماسكها معًا.

يتميز التفاعل بين جزيئات المادة في أقل مستوياتها بحرية حركة كبيرة في جميع الاتجاهات داخل المادة وعلى مسافات طويلة، وكلما زادت درجة الحرارة في الوسط الخارجي، زادت الطاقة الحركية للجزيئات.

الحالة السائلة

هي حالة من المادة التي تكون فيها الذرات أو الجزيئات على اتصال دائم و قوي ، و لكن لديها طاقة كافية للحفاظ على تغيير المواقع بالنسبة لبعضها البعض. فتكون القوى بين الذرات أو الجزيئات قوية بما يكفي لإبقاء الجزيئات قريبة نسبيًا من بعضها و لكنها ليست قوية بما يكفي لمنعها من تجاوز بعضها البعض.

و على الرغم من بقاء الجزيئات قريبة نسبياً من بعضها البعض في الحالة السائلة ، إلّا أنّها في هذا الوضع تمتلك طاقة حركية تسمح لها بالابتعاد عن بعضها البعض، ممّا يزيد من فرص اصطدامها معاً، وتزداد الحركة كلّما زادت درجة حرارة السائل، ومع ذلك فإنّ هذه الجزيئات لا تزال ترتبط فيما بينها بقوى الجزيئات المتصلة .

مقارنة بين خصائص حالات المادة الصلبة و السائلة و الغازية

تحتوي الحالات الثلاثة للمادة على خصائص مختلفة بسبب هياكلها المتميزة على المستوى الذري أو الجزيئي لكل حالة، وفي درجات حرارة مناسبة لكل حالة، وهنا يكمن الجواب على سؤال ماذا يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها، حيث تتغير الخواص الفيزيائية للمادة وليست الكيميائية 

كيف يمثل الماء حالات المادة الثلاثة

جميعنا لا نستطيع العيش بدون الماء ، حيث  تعتبر الماء من المواد الفريدة من نوعها في كل شئ ، أيضا لأنها  موجودة في جميع حالات المادة الثلاثة و  في أجزاء مختلفة من بقاع الأرض. ففي أغلب الأماكن ، يوجد الماء كسوائل من حولنا . على سبيل المثال كالأمطار ، في الأنهار  و المحيطات ، و كمياه جوفية. 

 في العديد من المناطق الجبلية، تكون المياه على شكل صلب ونسمي هذا الشكل الجليد، ويوجد الماء أيضًا في الهواء المحيط بنا على شكل غاز يعرف باسم بخار الماء، ولا يمكن رؤية بخار الماء لأنه غير مرئي 

و لكن يمكننا في كثير من الأحيان أن نشعر بآثاره ، خاصة في المناطق الرطبة مثل المناطق الاستوائية  التي دائما ما تتسم بأرتفاع في درجات الحرارة  ،  و يمكننا أن نصف الهواء على أنه “رطب” أو “لزج” أو “رطب”. فالرطوبة هي مقياس لكمية الماء ، على شكل بخار الماء  في الهواء من حولنا .

العلاقة بين حالات المادة الثلاثة و بعضها

تؤثر الظروف المحيطة بالمواد على حالتها، ويمكن للمادة أن تتحول من حالة إلى أخرى. يسمى التغيير الذي يحدث للمادة إذا تحولت لمادة أخرى “التغيير الفيزيائي” وليس “التغيير الكيميائي”، حيث يشمل التغيير الفيزيائي التغيير في شكل المادة الخارجي. يجب معرفة حالات المادة وخصائص كل حالة لضمان نجاح عملية التحويل من حالة إلى أخرى، ويمكن للمادة أن تتحول إلى ثلاث حالات عن طريق

• عملية التكثيف ( التكاثف ) : يتم وصف هذه العملية عندما يتحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، وينخفض فيها درجة حرارة الغاز لتصبح جزيئاته أكثر اقترابًا، على سبيل المثال، تحوّل البخار إلى ماء .
• عملية التسامي : هي العملية التي يتحول فيها الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية .
• عملية الترسيب : تشير عملية التكاثف إلى تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة مباشرة، كما يحدث عندما يتحول بخار الماء إلى جليد .
• عملية الإنصهار : هي عملية تحويل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة
• عملية التجمد :هي عملية تحويل المادة من حالتها السائلة إلى حالتها الصلبة .
• عملية التبخير : التبخير هو عملية تحويل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وتتم عن طريق غليان السائل المراد تبخيره