حالات المادة

حالات المادة

تعريف المادة : هي كل ما يشغل حيزاً من الفضاء وله كتلة

        تتكون المواد من جسيمات صغيرة ومنها الذرات والجزيئات والأيونات وكل جسيم يجذب الجسيمات الأخرى وتتحرك باستمرار

س/ ما الذي يحدد حالة المادة ؟    
ج/    1- حركة جسيمات المادة         2- قوة التجاذب بين الجسيمات

    الحالة الصلبة
تعريفها : هي مواد محددة الشكل والحجم

س/ المادة الصلبة لا تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه (علل) ؟

ج/ لان جسيماتها متراصة بعضها بجانب بعض

* حركة جسيمات المادة الصلبة ( حركة اهتزازية في مكانها )

ترتيب جسيمات المواد الصلبة


السوائل

تعريف السوائل : مواد لها حجم ثابت وشكل متغير .

        عندما تصب سائلاً من إناء في آخر فإنه يأخذ شكل الإناء الذي يوضع فيه ولكن حجم السائل هو نفسه لايتغير

حركة جزيئات السوائل : حرية الحركة  مما تجعل السوائل تأخذ شكل الإناء الذي توضع فيه .

س/ كيف تنساب السوائل المختلفة ؟
تنساب السوائل بسهوله أكثر من غيرها . فالماء ينساب
أسرع من العسل وهذا ما يسمى باللزوجة .

تعريف اللزوجة : هي مقاومة السائل للجريان أو الانسياب

* كلما زادت لزوجة السائل قلت سرعة جريانه .
* تنشأ اللزوجة عن قوى التماسك بين جسيمات السائل
* تزداد لزوجة السوائل بانخفاض درجة حرارتها .

التوتر السطحي
س/ هل يمكن وضع إبرة على سطح الماء لتطفو ؟
ج/ نعم ولكن بحرص .

والسبب في ذلك لأن قوى التماسك بين جسيمات السطح بعضها يشد بعض وتقاوم التباعد وهذا ما يسمى بالتوتر السطحي
تعريف التوتر السطحي : هي القوى غير المتوازنة التي تؤثر على جزيئات السطح
الغازات
تعريفها : هي مواد ليس لها شكل وحجم ثابت .

حركة جسيمات المادة الغازية
تتحرك بعيدة عن بعضها البعض وتتحرك بسرعة كبيره وفي جميع الاتجاهات وتنتشر .

* البخار:  هي حالة غازية لمادة تكون في درجات الحرارة العادية
سائلة أو صلبة .
مثال : الماء في درجة حرارة الغرفة يكون سائلاً وعندما
يتحول إلى الحالة الغازية يسمى بخاراً.


         المادة الصلبة  المادة السائلة   المادة الغازية
الشكل  ثابت   متغير حسب الإناء     متغير حسب شكل الإناء المحبوسة فيه
الحجم  ثابت   ثابت   متغير حسب حجم الإناء المحبوسة فيه
حركة الجسيمات       اهتزازية        انزلاقية         حرة الحركة
قوة التماسك    قوية    ضعيفة ضعيفة جدا
تتميز بخاصية الثبات  الجريان         الانتشار والانضغاط












الطاقة الحرارية والحرارة

* عندما نضع قطعة من الثلج في كأس ونتركها تنصهر نجد أنها تتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة . 
س/ ما الذي جعل المادة تتحول من حالة إلى أخرى ؟
ج/ إنها الطاقة .

تعريف الطاقة : هي المقدرة على إنجاز الشغل أو إحداث تغيير. 

للجسيمات المكونة للمادة نوعين من الطاقة

* كلما كانت الطاقة الحركية للجسيمات أكبر كانت سرعتها أكبر وزادت المسافات بينها .

تعريف الطاقة الحرارية : هي مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية للجسيمات

تعتمد الطاقة الحرارية: 1- عدد الجسيمات في المادة   2- مقدار طاقة الجسيمات

مثل : عند وجود عينتين متشابهتين تماماً في الحجم أحدهما ساخنة والأخرى أقل سخونة فأيهما له طاقة حرارية أكبر ؟

ج/ العينة الاسخن تحتوي على طاقة حرارية أكبر .  لذا توصف الطاقة الحرارية بأنها خاصية كمية لأنها تختلف باختلاف العينة من المادة نفسها .








درجة الحرارة

تعريف درجة الحرارة : هي متوسط الطاقة الحركية للجسيمات المكونة للجسم .

س/ ما الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحركية ؟
ج / الطاقة الحرارية هي مجموع الطاقات للجسيمات .
     ودرجة الحرارة هي متوسط الطاقات .


تعريف الحرارة : هي عملية انتقال الطاقة الحرارية من مادة درجة حرارتها أعلى إلى مادة درجة حرارتها أقل .


تعريف الحرارة النوعية : هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1جم من مادة درجة مئوية واحدة .

تقسم المواد حسب الحرارة النوعية إلى

التغيرات بين حالات المادة

تتغير المادة من حالة إلى أخرى عند اكتسابها طاقة حرارية أو فقدانها طاقة حرارية ويعرف هذا التغيير بتغير الحالة .

التغيرات بين الحالات الصلبة والسائلة

يحدث بسبب اكتساب المادة طاقة حرارية وارتفاع درجة حرارتها حتى تصل إلى نقطة معينة ثم تتوقف عن الارتفاع ومازالت المادة تكتسب طاقة حرارية ويبدأ التغير



*تسمى الدرجة التي يبدأ عندها التحول من الحالة الصلبة إلى السائلة بدرجة الانصهار

* درجة انصهار الجليد هي صفر س

* أما المركبات غير البلورية كالمطاط والزجاج فلا تنصهر بل تصبح أكثر ليونة عند تسخينها ( علل )   ج/ لأنها لا تمتلك تركيباً بلورياً ليتحطم .

* وعند تبريد السائل يفقد جزءاً من طاقته الحرارية لذا تتباطأ جسيماته وتصبح قريبة من بعض فتزداد قوى التماسك بين الجسيمات ويبدأ تشكل بلورات المادة الصلبة .



* تسمى الدرجة التي يتم عندها التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بدرجة التجمد

* درجة تجمد الجليد هي صفر س

التغيرات بين الحالات السائلة والغازية

ترتفع درجة حرارة الماء عند تسخينه حتى تصل إلى 100س وعندها يبدأ تحول السائل إلى غاز .



هناك نوعان من التبخر

التكاثف : وهي عملية معاكسة للتبخر حيث يتم فيها إطلاق الطاقة الحرارية التي سبق أن اكتسبتها عند تحوله إلى غاز وتثبت درجة الحرارة وبالتالي تتغير الجسيمات من ترتيب نفسها .





التغيرات بين الحالات الصلبة والغازية

* تتحول بعض المواد من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة ويسمى هذا بالتسامي مثل :

- الجليد الجاف     - اليود     - النفثالين  - كلوريد الأمونيوم




سلوك الموائع
الضغط : هو القوة التي تؤثر في سطح ما مقسومة على مساحة هذا السطح .


الضغط =


* نستنتج من القانون السابق ان وحدة قياس القوة هي ( نيوتن )  
والمساحة تقاس بالمتر مربع ( م 2 )

( نيوتن / م 2 )                         تسمى هذه الوحدة ( باسكال )




الكيلو باسكال = 1000 باسكال

العوامل التي يعتمد عليها الضغط : 1- القوة    2- المساحة

* الضغط يعتمد على مقدار القوة  والمساحة التي تؤثر فيها هذه القوة

* الضغط الجوي : هو ضغط الهواء .
وقيمته عند سطح البحر 101.3 كيلو باسكال ( نيوتن / م2 ) عند مستوى سطح البحر .

فوائد الضغط الجوي :
يساعد الضغط الجوي على الشرب باستخدام ماصة العصير ( فعندما تمص العصير بالماصة فإنك تسحب الهواء الذي فيها فيؤدي الضغط الجوي المؤثر على سطح الشراب على دفعة إلى الأسفل فيرتفع في الماصة إلى الأعلى

س / هل يمكنك استخدام ماصة الشرب في علبة مغلقة بإحكام ولا يصلها الهواء الجوي ؟

ج/ لا  . لعدم وجود ضغط جوي على سطح السائل  .

س / لماذا لا نشعر بقوه الضغط الجوي الهائلة ؟
 
ج/ لأن الضغط الناتج عن السوائل داخل الجسم يعادل الضغط الجوي الواقع عليه .


تغيرات الضغط الجوي

انظر الكتاب صفحة 84 شكل 19 ماذا تلاحظ

س/ يتمدد البالون بزيادة الارتفاع عن سطح البحر (علل )
ج/ لأن الضغط الجوي المؤثر في البالون من الخارج يقل  فأصبح لجسيمات الهواء داخلة حرية أكبر في الانتشار .

الانتقال في الهواء

س/ لما ذا نشعر بطنين في الأذنين عندما نصعد بالطائرة أو نتسلق جبلاً ؟

ج / لأن الضغط الجوي يقل ويصير ضغط الهواء داخل أذنيك أكبر من الضغط خارجها مما يؤدي إلى خروج بعض الهواء من أذنيك فتسمع صوت خروج الهواء كطنين .

التغير في ضغط الغاز

الهواء المحصور : هو الهواء الموجود داخل إناء محكم الإغلاق .

مثل : 1- الهواء المحصور في بالون

     2- الهواء المحصور في زجاجة مغلقة
ملاحظة : كلما كان حجم الإناء كبيرا كلما كانت جزيئات الهواء تتحرك بحرية تامة بدون أن تتصادم مع بعضها البعض .

العوامل المؤثرة في ضغط الهواء المحصور :
1- حجم الإناء  ( كلما قل حجم الإناء كلما زاد ضغط الغاز المحصور )
2- درجة الحرارة ( كلما زادت درجة الحرارة كلما زاد ضغط الغاز المحصور )


الطفو أو الانغمار

* يزداد ضغط الماء كلما ازداد العمق


* نتيجة لفرق الضغط بين السطح العلوي والسطح السفلي للماء تنشأ قوة تدفع الجسم المغمور في الماء إلى أعلى تسمى قوة الدفع

فرق في الضغط = قوة الدفع



* اذا كان وزن الجسم مساوي لقوة الدفع  ( يطفو الجسم على الماء )
* اذا كان وزن الجسم اكبر من قوة الدفع ( ينغمر الجسم في الماء )

حساب القوة

يمكن حساب قوة الدفع بالطريقة التالية :
- عند وضع جسم في أناء مملوء إلى حافته بالماء سينسكب بعض الماء وعند وزن الماء المنسكب ( المزاح ) سنحصل على مقدار قوة الدفع ( الطفو ) المؤثرة في الجسم




وهذه الطريقة هي تطبيق لمبدأ ارخميدس

نص قانون مبدأ ارخميدس : أن قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي وزن المائع الذي يزيحه هذا الجسم .

الكثافة
تعريف الكثافة : هي مقدار كتلة الجسم مقسوماً على حجمه


الكثافة =

متى ينغمر الجسم في
 السائل ؟       متى يكون الجسم معلقاً في السائل ؟   متى يطفو الجسم على سطح السائل ؟
ملاحظة : كثافة الخشب اقل من كثافة الماء لذا يستخدم الخشب في صناعة السفن .

س/  أعطيت عينة من مادة صلبة كتلتها 10 جم . وحجمها 4.60 سم 3 . هل تطفو في الماء الذي كثافته 1جم /سم 3  ؟

ج/ المعطيات :          - الكتلة = 10جم
                           - الحجم = 4.60سم 3
                      - كثافة الماء = 1جم / سم 3

المطلوب :  كثافة العينة

الحل : الكثافة = الكتلة ÷ الحجم  = 10جم ÷ 4.60 سم 3 = 2.17 جم / سم 3

إذن كثافة العينة أكبر من كثافة وستنغمر العينة .

مبدأ باسكال

ينص مبدأ باسكال : على أن الزيادة في الضغط على سائل محصور والناتجة عن قوة خارجية تنتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل

الضغط = القوة ÷ المساحة        أو         القوة = الضغط × المساحة

* هناك نوعان لهذا النظام يعملان على هذا المبدأ :

1- الأنظمة الهيدروليكية ( مكابس السوائل ) : مثل : - رافعة السيارات – كرسي الطبيب

2- مضخات القوة : مثل :   علبة معجون الطماطم    - علبة الخردل  - علبة معجون الأسنان