في هذا المقال، سنناقش حالات المادة ومراجعها، والتي تشير إلى أي شيء يحتل مكانًا في الفراغ ولديه كتلة وحجم، ويتألف من جزيئات صغيرة تشكل أصغر وحداتها، مثل البروتونات والنيترونات التي تشكل الذرات. في بعض الحالات، يمكن رؤية هذه المادة بالعين المجردة، بينما في حالات أخرى لا يمكن ذلك، وتمتلك المادة العديد من الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية، وفقًا لحالتها.
بحث عن حالات المادة مع المراجع
يتمثل أهمية دراسة المادة في مجال علم وتكنولوجيا المواد، حيث يتم تشكيل مواد جديدة من مواد خام مختلفة، وهذا له أهمية كبيرة في مجالات التكنولوجيا والهندسة للبحث عن مواد تساعد على توفير الوقت والجهد. في موسوعة، يمكنك التعرف على حالات المادة المختلفة وأبرز خصائص كل حالة.
حالات المادة الأربع
الحالة الصلبة
تشمل الحالة الصلبة من المواد الصلبة التي لا يتأثر حجمها بالحرارة أو الضغط، والتي لا تتمتع بالحرية في حركة جزيئاتها بسبب عدم وجود مسافات بينها وبين الجزيئات الأخرى، ويتم ربطها بشكل وثيق مما يجعل من الصعب فصلها. يمكن للمواد الصلبة التحول إلى الحالة السائلة مثل الثلج عند التبريد، وكذلك تحول الصخور الصلبة إلى حمم منصهرة، ويمكن أيضًا التحول إلى الحالة الغازية مثل اليود. وعادةً ما تتبوأ هذه المواد أشكالاً بلورية مثل ذرات السكر وملح الطعام والصخور والأخشاب.
الحالة السائلة
تتميز بعض المواد التي تتسم بحركة جزيئاتها البطيئة وأحجامها الثابتة بالتحول من الحالة الغازية عند تعرضها للتبريد، وتأخذ حجم الوعاء المختلف بأحجامه، كما تتمتع بمرونة أكبر في الحركة بين جزيئاتها.
الحالة الغازية
تتميز الحالة الغازية للمواد بأنها تمتلك أكبر درجة من المرونة والحركة بين جزيئاتها مقارنة بالحالات الصلبة والسائلة، نظرًا لتباعد المسافات بين الجزيئات والتي تسمح لها بالانتشار بسرعة كبيرة، وعند وضعها في أي وعاء، فإنها تتجاوز حدود هذا الوعاء بسهولة، وتنتشر بشكل أكبر نحو الأعلى. كما تتميز الحالة الغازية بعدم وجود حجم ثابت، على عكس الحالة السائلة، وتتغير حجمها باستمرار. وعند تعرض الغاز للضغط، يتقلص تباعد الجزيئات وترتفع درجة حرارتها، مما يؤدي إلى تصادمها وارتفاع درجة حرارتها، وتحولها من حالة غازية إلى حالة سائلة مثل بخار الماء.
حالة البلازما
هي مجموعة من الغازات المتآينة والتي تتألف من مجموعة من الإلكترونات المشحونة، والتي تتمتع بالمرونة والحرية الأكبر في الحركة، مثل غاز الرادون والهيليوم والزينون. ومن أبرز خصائص هذه الغازات هو أنها لا تستغرق وقتًا طويلاً في الاحتفاظ بحالتها، كما أن إلكتروناتها مستقلة، أي لا تنتمي إلى ذرات أو جزيئات محددة.
حالات المادة الكلاسيكية
بالإضافة إلى الحالات الأساسية المعروفة، هناك حالات أخرى تشمل ما يلي:
- بلورات بلاستيكية صلبة: هي مواد تختلف في حركة جزيئاتها عن جزيئات الحالة الصلبة الأساسية، إذ تتحرك بشكل دائري، وتمثل حالة استثنائية من حالات الحالة الصلبة.
- الزجاج: هذه مواد صلبة ذات شكل بلوري أو غير بلوري، وتتحول إلى سائل في حال تعرضها لدرجة حرارة مرتفعة.
- البلورات السائلة: تشبه هذه المواد الحالات الصلبة الأساسية في حركة جزيئاتها الغير مرنة، وتجمع بين خصائص الحالة السائلة الأساسية والبلورات الصلبة، وتتفاعل هذه المواد مع الضوء مباشرة عند تعرضها له.
حالات المادة عند الطاقة العالية
- المادة المُتحللة: تنطبق هذه الحالة فقط على الأجرام السماوية مثل النجوم التي تتميز بارتفاع نسبة كثافتها وتعرضها لضغط مرتفع.
- مادة الكوارك: تتألف الكواركات من مجموعة من الجسيمات التي تتفاعل بأشكال مختلفة من المواد عندما ترتفع درجة الحرارة والكثافة، وتشكل مادة الكوارك الركيزة الأساسية للذرة حيث تلعب دورًا حاسمًا في تشكيل جسيمات البروتونات والنيترونات في أجسام النجوم.
حالات المادة عن درجات الحرارة المنخفضة
- الميوعة الفائقة: هذه الحالة تحدث لبعض المواد عند تعرضها لأقل درجات الحرارة التي تصل إلى الصفر، وتتميز بفقدان قوامها الانسيابي، بالإضافة إلى كونها فعالة في نقل درجات الحرارة.
- تكاثف بوز أينشتاين: التجمد هو حالة يتعرض لها بعض أنواع الغازات عندما تصل درجة الحرارة إلى الصفر، وفي تلك الحالة تفقد الجزيئات القدرة على الحركة.
- جزيئات ريدبيرج: تمثل حالة البلازما المتجمدة زيادة كثافة موادها عند درجة حرارة محددة ومنخفضة من درجات الحرارة.
- المواد الضوئية: تنتج بعض أنواع الغازات التي تتكون من جسيمات كبيرة الحجم جزيئات ضوئية بعد اندماجها مع ذرات الفوتونات الضوئية.
مراجع
