تعريف حالة المادة

تعريف حالة المادة

طبيعة حالات المادة :

الغاز هو أحد حالات المادة، ومثل السوائل فإن الغازات تصنف على أنها من الموائع: أي إن لها قابلية للجريان ولا تقاوم تغيير شكلها، بالرغم من أن لها لزوجة. وعلى غير ما يحدث في السوائل، فإن الغازات الحرة لا تشغل حجماً ثابتاً ولكنها تملأ أي فراغ تشغله.

طاقة حركة الغازات هي ثاني أهم شيء قي حالات المادة (بعد طاقة البلازما). ونظراً لزيادة طاقة حركة الغازات فإن جزيئات وذرات الغازات تميل لأن تجتاز أي سطح يحتويها، ويزداد هذا النشاط بزيادة طاقتها الحركية. ويوجد مفهوم خطأ يقول بأن اصطدام الجزيئات ببعضها ضروري لمعرفة ضغط الغاز، ولكن الحقيقة هي أن سرعاتها العشوائية كافية لتحديد كمياتها، فالاصطدامات بين الجزيئات مهمة فقط للحصول على توزيع ماكسويل-بولتزمان.

تم اشتقاق كلمة غاز عن طريق عالم كيمياء فلمنكي كتعبير عن نطقه للكلمة الإغريقية كاوس.

تتفرق جسيمات الغاز بطريقة معاكسة لجسيمات السوائل، التي تتلامس. فجسيم مادي (مثلاً ذرة غبار) في الغازات تتحرك في حركة بروانية. وحيث أنه لا توجد تقنية حالية تمكننا من ملاحظة حركة جسيم غازي محدد (ذرات أو جزيئات)، فإن الحسابات النظرية فقط هي التي تعطي اقتراحات عن كيفية تحركها، ولكن حركتها تختلف عن الحركة البروانية. والسبب في هذا أن الحركة البروانية تتضمن انزلاقاً سلساً تحت تأثير قوى الاحتكاك بين جزيئات الغاز بينما لها اصطدامات عنيفة بين جزيء أو جزيئات الغاز مع الجسيم. الجسيم (غالباً يتكون من ملايين أو بلايين الذرات) يتحرك في أشكال حادة، وحتى الآن لا يوجد حدة تم توقعها لمتابعة جزيء غازي محدد.

السائل :

السائل حالة من حالات المادة، وهو مائع له حجم ثابت عند ثبوت درجة الحرارة والضغط، والذي يأخذ شكل الإناء الذي يحتويه. كما أن السائل يقوم بالضغط على سطح الإناء بنفس الكيفية التي يضغط بها السائل على أي شيء بداخله، وهذا الضغط ينتقل بدون نقص في كل الاتجاهات.

الغاز :

الغاز هو أحد حالات المادة، ومثل السوائل فإن الغازات موائع أي أن لها قابلية للسريان ولا تقاوم تغيير شكلها، بالرغم من أن لها لزوجة. وعلى غير ما يحدث في السوائل، فإن الغازات حرة لا تشغل حجماً ثابتاً ولكنها تملأ أي فراغ يتاح لها. وطاقة حركة الغازات هي ثاني أهم شيء في حالات المادة (بعد البلازما). ونظراً لزيادة طاقة حركة الغازات فإن جزيئات وذراتالغاز تميل لأن تشغل كل حجم متاح لها ، بل النفاذ أيضا خلال حائل من مادة مسامية ، ويزداد ذلك بزيادة طاقة حركتها. ويوجد مفهوم خاطئ يتعلق بأن اصطدام الجزيئات ببعضها ضروري لمعرفة ضغط الغاز، ولكن الحقيقة أن سرعاتها العشوائية كافية لتحديد ضغطها. الاصطدامات بين الجزيئات مهمة فقط للتفاعلات الكيميائة حيث تفسر نظرية التصادم حدوث تفاعل بين جزيئات مادتين. كما يصف توزيع ماكسويل-بولتزمان توزيع سرعات الجزيئات في الغاز واعتمادها على درجة الحرارة ويأخذ الحركة الحرارية للغاز في الحسبان.

المادة الصلبة :

المادة الصلبة في الهندسة تعني جسم ثلاثي الأبعاد. شاهد هندسة المواد الصلبة. وهي حالة مادة، تقاوم التشوه وتغيير الحجم.

وبالأبعاد المجهرية، فإن للمادة الصلبة ثلاث خصائص:

•       الذرات أو الجزئيات التي تكون المادة الصلبة تتواجد في صورة قريبة من بعضها.

•       هذه العناصر الصلبة لها مكان ثابت في الفراغ بالنسبة لبعضها. لهذا ترجع صلابة المواد الصلبة.

•       وبتطبيق القوة الكافية، فإن هذه الخواص تتلاشى، ويسبب هذا التغيير تشوهاً دائماً.

•       ولأن كل مادة صلبة لها طاقة حرارية، فإن ذراتها تهتز. ولكن هذه الاهتزازات صغيرة وسريعة للغاية، ولا يمكن ملاحظتها تحت الظروف العادية.