طبيعة الحالة الصلبة للمواد وكيفية تحوّلها للحالات الأخرى

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

طبيعة الحالة الصلبة للمواد وكيفية تحوّلها للحالات الأخرى الفيزياء

تظهر غالبية الجوامد على شكل بلورات. تعكس هذه الأشكال الترتيب المنتظم للذرات والأيونات بداخلها والتي ترتبط مع بعضها بواسطة القوى بين الذرية عالية الشدة، مما ينتج خواص الجوامد مثل الصلادة وقوة التحمل وثبات الشكل وكذلك درجة الحرارة المرتفعة لنقطة الانصهار.

أما المواد اللابلورية، مثل الزجاج، فتتميز بوجود قوة أقل شدة تربط ذراتها مع بعضها، ولذلك لا تشكل هذه المواد نمطاً هندسياً منتظماً بل تشبه إلى حدٍ بعيدٍ الأشكال التي تأخذها السوائل.

تتكون المواد اللابلورية اللينة، مثل الشمع والعديد من أنواع اللدائن، من عددٍ كبيرٍ من الجزيئات ترتبط ببعضها بقوة بين جزيئية أضعف. ولذلك تفتقد هذه المواد خاصية الصلادة وتنصهر عند درجات حرارة متدنية.

لكن الذرات المفردة تهتز، وإن بشكلٍ ضئيلٍ، وذلك حتى في شبيكات البلورات.

 

وتعتمد سعة الاهتزاز على درجة الحرارة. فمع رفع درجة حرارة مادة صلبة تزيد اهتزازات الذرات بشكلٍ كبيرٍ ويؤدي ذلك إلى احتلال المادة حيزاً أكبر، ويُفسر هذا الأمر ظاهرة تمدد المواد الصلبة عند تسخينها.

وإذا سخنا مادة صلبة بما يكفي يتغلب اهتزاز الذرات على القوى بين الذرية مؤدياً إلى انصهار المادة وتحولها  إلى سائل.

ينصهر الجليد عند درجــة حــرارة 0oC) 32oF)، والصوديوم عند 98oC) 208oF)، والكافين عند 263oC) 460oF).

كما أن بعض الجوامد تتسامى (تتحول إلى غاز مباشرة) عند درجة حرارة معينة دون المرور بمرحلة السيولة.

 

ومن أمثلة هذه المواد الكربون. أن تنزلق فوق بعضها مما يعني ليونة الغرافيت إلى درجة استخدامه بشكل عام كمادة تشحيم.

صمم عالم التعدين الألماني فرديك موز Friedrich Mohs عام 1822 مقياساً لدرجة صلادة المواد أعتبر فيه الألماس أكثر المواد صلادة وأعطاه الرقم 10. أما أقل الجوامد صلادة فهو الملح المعدني التلك (الرقم 1).

تتميز المعادن الصلبة – مثل حديد الزهر – بميلها للهشاشة وسهولة الانشطار. أما المعادن اللينة، مثل الألمنيوم والنحاس والذهب والرصاص، فيمكن سحبها عبر ثقوب لتصنيع الأسلاك المعدنية أو طرقها لتصنيع صفائح رقيقة.

ويمكن طرق الذهب لدرجة تصنيع صفائح رقيقة للغاية بحيث يمكن لشعاع ضوء عالي الشدة النفاذ خلالها.

 

مقاومة الشد

قابلية المادة لمقاومة القوى الطولية (قوة الشد) – القوة اللازمة لسحب أجزاء المادة عن بعضها.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]