تسمى عملية تحول المادة من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة .......

تسمى عملية تحول المادة من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة ....... التغيرات الفيزيائية التغير الفيزيائي تغيُّر في المادة من شكل إلى آخر دون أي تغير في تركيبها الكيميائي أو لونها أو طعمها أو رائحتها. مثل تغير المادة من حالة صلبة وحالة سائلة وحالة غازية. ويعتمد انتقال مادة ما من حالة لحالة على درجة الحرارة والضغط. وعندما تتغير حالة المادة قد يصاحب ذلك تولد الحرارة أو فقد في الحرارة، إذ أن طاقة حركة جزيئاته تزداد أو تنقص خلال هذا التحول. وتتغير حالة المواد المختلفة عند درجات حراره وضغط مختلفة.

وسنذكر هنا بعض أنواع التغيرات الفيزيائية :

الانصهار والغليان

عندما تسخن المادة المتجمدة ترتفع درجة حرارته وتكتسب جزيئاته طاقة حركة إلى أن يبلغ نقطة انصهار، عندئذٍ يكون لدى «الجزيئات» ما يكفي من الطاقة للانفصال عن جيرانها فينصهر الجامد ويصبح سائلا.

ويؤدي المزيد من الحرارة إلى ارتفاع درجة حرارة السائل إلى أن يبلغ نقطة الغليان، فتبتعد الجزيئات بعضها عن البعض تماما ويتحول السائل إلى حالة غازية.

في حالة المركبات وهي التي تتكون من جزيئات، تكون الجزيئات هي المشاركة الرئيسية في ظاهرة الانصهار (والتجمد) وفي ظاهرة الغليان. وبالنسبة للمعادن كالحديد والنحاس والذهب والفضة، فهي تتبلور وتنتطم الذرات في بناء بلوري في الحالة الصلبة. وتكون الذرات في هذه الحالات هي الحاملة لطاقة الحركة (الاهتزاز) في البناء البلوري وتحدد درجة الانصهار ودرجة الغليان.

بعض المواد مثل ثاني أكسيد الكربون واليود والنفثالين تتحول من غاز إلى الصلب ومن الصلب إلى غاز مباشرة دون المرور بالحالة السائله، ويسمى هذا التغير تصعيداً أو تسامي.

وتتغير نقطة انصهار مادة أو نقطة غليانها إذا كانت تحتوي على مقادير ضئيلة من مواد أخرى، فمثلاً ينصهر الجليد عند درجة الصفر المئوي وعند إضافة الملح إلى الجليد تنخفض نقطة انصهاره.

• ويمكن تعريف الانصهار على أنه تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
• كما يمكن تعريف الغليان على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازيه.

وهناك تغير فيزيائي يسمى التبخر ويعرف بنفس تعريف الغليان، ولكن في الغليان تحتاج المادة السائلة لتتحول إلى غازية إلى مصدر حراري كاللهب يقوم برفع درجة حرارته إلى نقطة الغليان، بينما يحدث التبخر دائما، أي عند أي درجة حرارة ولكن بمعدل تبخير مختلف. وعلى ذلك فالتبخير يحدث أيضا في درجة حرارة الغرفة.

التسامي و الترسب

يعرف التسامي على أنه تحول حالة المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالحالة السائلة.^[1] مثال: اليود الصلب، الترسب يكون عكسه يسمى الترسيب (Deposition) ومثال ذلك تحول البخار إلى ثلج على أطراف ورق النبات والطلاء البخاري (Thin film) حيث يتحول المادة الكيميائية من البخار إلى طلاء صلب مباشرة.

التكثف

عندما يبرد الغاز بدرجة كافيه يتكثف ويتحول إلى حالة سائلة، وسبب ذلك أنه يبرد فتفقد جزيئاته شيئا من طاقته الداخلية، ولا تعود قادرة على البقاء بعيدة بعضها عن بعض.

ويتكثف بخار الماء، عندما يلاقي أسطحاً باردة.

• ويمكن تعريف التكثيف على أنه تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.

التجمد :

عندما يبرد السائل بدرجة كافيه يتجمد حيث أن جزيئاته تفقد مزيداً من الطاقة وتتغلب قوى التجاذب فيما بينها على حركاتها العشوائية، وغالبا تتحول المادة الصلبة عندئذ إلى بلورات.

ويعرف التجمد على أنه تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

مما سبق نلاحظ ان هذه التغيرات :

أ- عكوسه، أي انه يمكن أن تتحول المادة من شكل إلى آخر ثم تعود لنفس الشكل الأول مرة أخرى فمثلا:

1- التجمد هو عكس الانصهار.

2- التبخر هو عكس التكثف.

3- التسامي هو عكس الترسب

ب- ان هذه التغيرات تحتاج إلى طاقة أو تُطلق طاقة والطاقة التي ترتبط بالتغيرات الفيزيائية هي الطاقة الحرارية.

ج- أن التغيرات الفيزيائية لا يصحبها تغير في تركيب المادة، فالماء يتغير من شكل إلى آخر ولكن يبقى تركيب جزيئاته كما هو H2O.

الحمات «الينابيع الحارة»

هي نافورات من المياة الساخنة المغلية والبخار، تنبثق من قشرة الأرض وتنشأ عندما تسخِّن الصخور الحارة تحت الأرض المياه الباطنية ويبدأ الغليان. وعندما يتحول الماء إلى بخار يتراكم الضغط في فراغات ما بين الصخور، وعند وصول الضغط إلى حد معين تنبجس الحمة مطلقة نافوره من البخار والماء عالياً في الهواء.

النقطة المادية

نسمي نقطة مادية كل جسم تكون أبعاده صغيرة أو مهملة بالنسبة للكل المزاية للحركة المدروسة، وهندسيا نمثل الجسم بنقطة M.

مثال: الطائرة نقطة مادية مقارنة مع المسافات التي تقطعها.

انصهار

الذوبان Melting أو الانصهار fusion هو انتقال جسم من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، وعكسه التصلب solidification. تحكم ظاهرةَ الانصهار قوانينُ بسيطة إذا كان الجسم الصلب جسماً نقياً متبلوراً. ففي ضغط معين (ض) تنصهر بلورة الجسم في درجة حرارة محددة (دم) تدعى درجة حرارة الانصهار أو نقطة الانصهار. ويحدث التبلور cristallisation في هذا الضغط نفسه ودرجة الحرارة نفسها، فتكون البلورة والسائل في الشرطين ض، دم جملة ثنائية الطور في توازن أحادي المتغير univariant تحكمه العلاقة تا (د، ض) =0 ، وبرسم التابع بدلالة (د) و (ض) ينتج منحنٍ يدعى منحني انصهار الجسم النقي. ويكون هذا المنحني ذا ميل موجب إذا ازداد حجم الجسم بالانصهار، وهذه هي الحالة العامة. غير أن هناك أجساماً كالجليد والبزموت يرافق انصهارَها نقصان في الحجم، ويكون ميل منحني انصهارها سالباً. وفي جميع الأحوال يعد هذا الميل مهماً إذا ما قورن بميل المنحنيات الأخرى لتغير الحالة، فهو يساوي 131كغ على السنتمتر المربع لكل درجة حرارة من أجل الجليد العادي بالقرب من درجة الصفر سلسيوس. وتعتمد درجة حرارة الانصهار في ضغط معين، وليكن الضغط الجوي مثلاً، على طبيعة الجسم اعتماداً كبيراً.

تتعلق درجة حرارة الانصهار بالضغط الخارجي ض، وتمثل هذه العلاقة في مخطط حالة المادة النقية، بمنحني الانصهار (منحني وجود الطورين الصلب والسائل كما في الشكل 1)

تتحدد العلاقة بين درجة الانصهار والضغط من اتجاه التغيرات الحجمية (Δحم ) عند الانصهار ويرافق انصهارَ المادة في أغلب الحالات ازدياد حجمها، فإذا حدث ذلك فان ازدياد الضغط يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الانصهار. إلا أن الحجم ينقص عند الانصهار في حالة بعض المواد كالماء وبعض المعادن وأشباه المعادن على سبيل المثال (انظر الشكل).

يرافق الانصهارَ أيضاً تغير في الخواص الفيزيائية للمواد وتزداد الأنتروبية entropie (ويدل هذا على اختلال انتظام البنية البلورية للمادة). وتزداد السعة الحرارية والمقاومة الكهربائية، يستثنى من ذلك بعض أشباه المعادن (البزموت Bi والأنتموان Sb) وأنصاف النواقل (جرمانيوم Ge) التي تكون ناقليتها الكهربائية أعلى في الحالة السائلة. وتهبط عند الانصهار مقاومة الانزياح إلى الصفر فلا تستطيع الأمواج العرضانية أن تنتشر في الصهارة، وتتناقص سرعة انتشار الأمواج الطولانية كالأمواج الصوتية مثلاً.

ويعد الانصهار، وفق تصورات الحركة الجزيئية، أثراً لشيء آخر. فعند تسخين الجسم البلوري تزداد طاقة اهتزاز ذراته. مما يؤدي إلى ازدياد درجة حرارة الجسم وبدء ظهور أنواع مختلفة من العيوب في البلورة (عقد غير ممتلئة في الشبكة البلورية، عدم انتظام الشبكة، وتوغل الذرات بين عقدها وغير ذلك من العيوب).

السؤال: تسمى عملية تحول المادة من الحالة الصلبة الى الحالة السائلة .......

الإجابة: الانصهار