المادة هي أي شيء له كتلة ومساحة، ويتكون من مجموعة من الذرات، ويختلف نوعها حسب مدى قرب هذه الذرات من بعضها البعض ومدى ترابطها. ولكل مادة حالتها الخاصة التي تميزها عن غيرها من المواد.
جدول المحتويات
عنصر البحث
- مقدمة للبحث.
- الحالة السائلة للمادة.
- الحالة الصلبة للمادة.
- الحالة الغازية للمادة.
- حالة البلازما.
- في حرارة عالية.
- حالة المادة عند درجة حرارة منخفضة.
- خاتمة البحث عن.
تحميل بحث عن حالة المادة pdf
مقدمة للبحث في حالة المادة
من المعروف أن حالة المادة تصنف إلى ثلاث حالات: السائلة والصلبة والغازية، ولكن مع تطور الأبحاث الأكاديمية والنصوص المتقدمة ظهر التصنيف الجديد.
ووفقا له، تنقسم حالة المادة إلى أربع حالات، وذلك بإضافة حالة البلازما إلى الحالات الثلاث الرئيسية.
1- الحالة السائلة
هي الحالة التي تحتفظ فيها المادة بحجمها الأصلي دون الاحتفاظ بشكلها. وتأخذ المادة السائلة شكل الوعاء الذي تصب فيه، مع الحفاظ على حجمها ما لم تتبخر. وهذا ما يميزه عن الحالتين الصلبة والغازية، ومن أبرز خصائصه:
- يمكن لجزيئات المادة أن تتحرك عبر بعضها البعض، لكنها تنجذب دائمًا لبعضها البعض.
- في الظروف العادية، تكون درجة غليان السوائل أعلى من درجة حرارة الغرفة.
- يدعم نقل الموجات الصوتية في الوسط بسرعة تصل إلى كيلومتر واحد في الثانية.
- ليس لها شكل محدد، بل تتغير حسب شكل الوعاء الذي توضع فيه.
- -له خاصية التماسك والالتصاق.
- التدفق من مرحلة إلى أخرى.
- توافر التوتر السطحي.
ومن أبرز الأمثلة على المواد الموجودة في الحالة السائلة ما يلي:
- المشروبات بأنواعها.
- معدن الزئبق في مقياس الحرارة.
- مياه البحر.
2- الحالة الثابتة
إذا كانت المادة في حالتها الصلبة، فإنها تقاوم أي ضغط أو قوة تطبق على سطحها، لأن صلابتها تعتمد على القوى التي تربط الذرات ببعضها وكيفية ترتيبها، وتتميز بمجموعة من الخصائص.
- لا يوجد فراغ بين ذرات المادة مما يزيد من صلابتها وتماسكها.
- القدرة على تحريك الجزيئات الصلبة فقط حول مواقعها المتوسطة.
- المواد الصلبة غير قابلة للانضغاط، وذلك لوجود مسافات صغيرة بين ذراتها.
- المادة لها حجم وشكل محدد؛ بسبب انتظام الجزيئات المكونة له.
- وحتى عندما تتعرض لقوة خارجية، فإن المادة الصلبة تحتفظ بشكلها الثابت.
- وإذا تغير شكله بفعل قوة خارجية فإنه يستعيده عند زوال القوة.
- مطلوب درجة حرارة عالية جدًا حتى يكون الذوبان ناجحًا.
- يدعم خاصية الذوبان، وهي تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بعد تعرضها لدرجة حرارة عالية.
- وله خاصية التسامي، أي أنه يمر بالحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة.
المواد الصلبة موجودة في كل مكان حولنا، ومن أبرز الأمثلة عليها:
- جليد.
- الماس.
- كوارتز.
- كلوريد الصوديوم (ملح الطعام).
3- الحالة الغازية
ليس للمادة حجم أو شكل ثابت، ولكن ما يميزها عن غيرها هو كثافتها المنخفضة مقارنة بحالات المادة الأخرى. وبما أن جزيئات الغاز تتمتع بطاقة حركية عالية، فإن السبب هو وجود مسافة كبيرة بين جزيئاتها.
ولذلك فإن الجزيئات تتصادم مع بعضها البعض، والنتيجة هي أنها تنتشر في الوعاء بسرعة ويتم توزيعها بالتساوي، مع العلم أن سرعة انتشار الجزيئات تتناسب عكسيا مع درجة الحرارة، بالإضافة إلى خصائص أكثر تميزا لها .
- وله خاصية الترسيب، حيث يحول الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة.
- قوة الجذب منخفضة ومن شبه المؤكد أنها معدومة بين الجزيئات، لذا فهي تتحرك بشكل عشوائي.
- لا يوجد وسط ميكانيكي لخلط الغازات بجميع النسب.
- يأخذ شكل الوعاء الذي يوضع فيه، إذ ليس له شكل ثابت.
- تمارس الغازات الضغط بالتساوي في اتجاهات مختلفة.
وتتمثل المواد الموجودة في الحالة الغازية في جميع الغازات التي تحيط بنا، ومن أبرزها:
4- حالة البلازما
تصنف حالة البلازما على أنها حالة فرعية للمادة الغازية، ولكن هناك بعض الاختلافات التي تميزها عن الحالة الغازية النقية، وعلى الرغم من أن المادة في هذه الحالة ليست شائعة على الأرض، إلا أنها يمكن أن تكون شائعة جدًا بشكل عام.
- تتكون البلازما من جزيئات مشحونة للغاية ذات طاقة حركية عالية.
- تتم إزالة بعض أو كل الإلكترونات الموجودة في ذرات البلازما، وتتحرك فيها النوى الموجبة الشحنة، والمعروفة بالأيونات، بشكل عشوائي.
- وجود عدد متساوٍ من البروتونات بداخله؛ هذا يجعلها محايدة كهربائيا.
- له القدرة على قتل المواد البكتيرية، لذلك يستخدم في تعقيم الأطعمة الطازجة.
- لديها القدرة على تغيير شكلها وحجمها حسب العوامل البيئية الخارجية.
- انخفاض كثافة البلازما مقارنة بالمواد في حالتها الصلبة والسائلة.
- القدرة على تثبيت البلازما في مكان محدد باستخدام المجالات المغناطيسية.
ومن الجدير بالذكر أن الغازات النبيلة هي العامل الرئيسي في تكوين حالة البلازما؛ صنع الإشارات المشعة باستخدام الكهرباء، مثل الغازات (الأرجون، الكريبتون، الزينون، الرادون، النيون)، ومن أبرز المواد في حالة البلازما ما يلي:
- كبريتيد الهيدروجين.
- نتروجين.
- موجات ألففين.
- أنبوب الفلورسنت أو علامة النيون.
- كرات البلازما التي تنتج البرق الملون بداخلها.
- الأضواء الشمالية التي تحيط بالقطبين.
حالة المادة عند درجة حرارة عالية
1- مادة الكوارك
وهو المكون الأساسي لبنية النيوترونات والبروتونات الموجودة في نواة الذرة، وعندما تزول القوة من الكواركات التي تربطها ببعضها البعض عند درجة حرارة وكثافة عالية، فإنها تمر عبر مراحل مختلفة من المادة.
2- المادة المتحللة
وهي مادة تتواجد تحت ضغط كبير وتتميز بكثافتها العالية، لذلك تتواجد بكثرة في الأجسام.
حالة المادة عند درجة حرارة منخفضة
1- مكثفة بوز-آينشتاين
وتنبأ كل من ألبرت أينشتاين وناث بوز بوجود هذه الحالة من المادة، حيث تتحد الذرات المنفصلة في وحدة ميكانيكية كمومية واحدة، من خلال مزيج من المغناطيس والليزر. وقد تم عرض هذه العملية لأول مرة في عام 1995م.
تم تبريد عينة من الروبيديوم إلى درجة حرارة تقارب الصفر المطلق، أي ما يعادل -273.15 درجة مئوية، بحيث تتوسع موجات ذرات الروبيديوم عند درجة الحرارة المنخفضة وتبدأ في الالتصاق ببعضها البعض.
حتى يقتربا من بعضهما ليكونا قريبين من السكون التام؛ وبما أنه لا توجد طاقة حركية بين الذرات، فإنها تبدأ في الارتباط ببعضها البعض لتصبح متطابقة مع بعضها البعض، وتتكون ذرة كبيرة بدلاً من الذرات المنفصلة.
وفي عام 2011م، بدأ العلماء بدراسة الخصائص التي لم تكن معروفة بعد في مكثفات بوز-آينشتاين، ومن خلالها بدأوا في استكشاف العديد من المجالات التي يمكن تطويرها أكثر والاستفادة من دراسة هذه الحالة بشكل متعمق.
2- التكثيف الفرموني
وهو يشبه إلى حد كبير مكثف بوز-آينشتاين، لكنه يحتوي فقط على الفرميونات.
3- المواد البصرية
وفي هذه الحالة تتشكل المواد نتيجة التفاعل بين الفوتونات الضوئية والغازات ذات الكتل الكبيرة، ويتم إنتاج إما مواد فوتونية أو فوتونية.
4- جسيمات ريدبيرج
وهي حالة من البلازما المستقرة، وهي نتيجة تكثيف الذرات المثارة عند درجة حرارة معينة.
5- السيولة الزائدة
هي الحالة التي تكون عليها المادة السائلة عندما تفقد لزوجتها والعوامل التي تساعدها على الجريان، وذلك عندما تقترب من درجة حرارة الصفر المطلق.
وتتميز المواد في هذه الحالة بقدرتها على توصيل الحرارة إلى ما لا نهاية، دون أدنى مقاومة تذكر، وقد تم اكتشافها لأول مرة عام 1937م، في الحالة السائلة لغاز الهيليوم.
خاتمة البحث في حالة المادة
المادة جزء من الكون، لأن كل شيء في الكون يتكون من أجسام وأشياء من المادة، ودرجة الحرارة هي المتحكم الأساسي في تغير شكل المادة من حالة إلى أخرى.
تتكون المادة كلها من وحدات صغيرة جدًا تسمى الذرات، وعلى أساس الحركة بين الذرات يتم تحديد حالة المادة.
الأسئلة الشائعة
-
ما الفرق بين حالات المادة الثلاث؟
ترتيب الذرات أو الجزيئات أو الأيونات التي تشكل المادة.
-
ما هي أنواع المادة الموجودة؟
الصلبة، السائلة، الغازية، البلازما.
-
هل العطر سائل أم غاز؟