شارك:
الدول الخمس لتجميع المواد
ال حالات تجميع المادة ترتبط بحقيقة أنه يمكن أن يوجد في حالات مختلفة ، اعتمادًا على الكثافة التي تظهرها الجزيئات التي تتكون منها. علم الفيزياء هو المسؤول عن دراسة طبيعة وخصائص المادة والطاقة في الكون.
يتم تعريف مفهوم المادة على أنه كل شيء يتكون من الكون (الذرات والجزيئات والأيونات) ، التي تشكل جميع الهياكل الفيزيائية الموجودة. التحقيقات العلمية التقليدية التي قدمها الانتهاء من حالات تجميع المسألة كما هي ممثلة في الثلاثة المعروفة: الصلبة ، السائلة أو الغازية.
ومع ذلك ، هناك مرحلتان أخريان تم تحديدهما مؤخرًا ، مما يسمح بتصنيفهما على هذا النحو وإضافتهما إلى الحالات الثلاث الأصلية (ما يسمى بالبلازما ، ومكثفات Bose-Einstein).
هذه تمثل أشكالًا أكثر ندرة للمادة من الأشكال التقليدية ، ولكن في ظل الظروف المناسبة تظهر الخصائص الجوهرية والفريدة من نوعها بما يكفي لتصنيفها كحالات تجميع.
مؤشر
- 1 حالات تجميع المادة
- 1.1 الصلبة
- 1.2 السائل
- 1.3 الغاز
- 1.4 البلازما
- 1.5 بوز آينشتاين المكثفات
- 2 المراجع
حالات تجميع المادة
صلب
عندما نتحدث عن مادة في حالة صلبة ، يمكن تعريفها على أنها واحدة تتحد فيها الجزيئات التي تتكون منها في شكل مضغوط ، مما يتيح مساحة صغيرة جدًا بينها وتوفر طابعًا صلبًا لهيكلها نفسه..
وبهذه الطريقة ، لا تتدفق المواد في حالة التجميع هذه بحرية (مثل السوائل) أو تتوسع حجمياً (مثل الغازات) ، ولأغراض التطبيقات المختلفة ، تعتبر مواد غير قابلة للضغط.
بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون لديهم هياكل بلورية ، منظمة بشكل منتظم أو منتظم أو غير منتظم وغير منتظم ، مثلها مثل الهياكل غير المتبلورة.
بهذا المعنى ، لا تكون المواد الصلبة متجانسة بالضرورة في بنيتها ، فهي قادرة على العثور على مواد غير متجانسة كيميائيًا. لديهم القدرة على الانتقال مباشرة إلى الحالة السائلة في عملية الاندماج ، وكذلك الانتقال إلى الغازية بالتسامي.
أنواع المواد الصلبة
المواد الصلبة تنقسم إلى سلسلة من التصنيفات:
المعادن: هي تلك المواد الصلبة القوية والكثيفة التي تكون بالإضافة إلى ذلك موصلات ممتازة للكهرباء (بواسطة الإلكترونات الحرة) والحرارة (بواسطة الموصلية الحرارية). وهي تشكل جزءًا كبيرًا من الجدول الدوري للعناصر ، ويمكن ربطها بمعادن آخر أو غير معدني لتشكيل سبائك. وفقا للمعادن المعنية ، يمكن العثور عليها بشكل طبيعي أو صناعي.
المعادن
هي تلك المواد الصلبة التي تتشكل بشكل طبيعي من خلال العمليات الجيولوجية التي تحدث عند ارتفاع الضغط.
يتم فهرسة المعادن بهذه الطريقة من خلال تركيبها البلوري مع خصائص موحدة ، وتختلف اختلافًا كبيرًا في النوعية وفقًا للمادة التي يتحدثون بها وأصولهم. هذا النوع من المواد الصلبة موجود بشكل شائع في جميع أنحاء كوكب الأرض.
صناعة الخزف
إنها مواد صلبة يتم إنشاؤها من مواد غير عضوية وغير معدنية ، عادة عن طريق تطبيق الحرارة ، والتي لها هياكل بلورية أو شبه بلورية..
تخصص هذا النوع من المواد هو أنه يمكن أن تبدد درجات الحرارة العالية والتأثيرات والقوة ، مما يجعلها مكونًا ممتازًا للتكنولوجيات المتقدمة في مجال الطيران والإلكترونيات وحتى العسكرية..
المواد الصلبة العضوية
هي تلك المواد الصلبة التي تتكون أساسًا من عناصر الكربون والهيدروجين ، وتكون قادرة أيضًا على امتلاك جزيئات النيتروجين أو الأكسجين أو الفسفور أو الكبريت أو الهالوجينات في بنيتها.
تختلف هذه المواد بشكل كبير ، حيث تتراوح المواد الملاحظة من البوليمرات الطبيعية والاصطناعية إلى شمع البارافين الذي نشأ من الهيدروكربونات.
المواد المركبة
هي تلك المواد الحديثة نسبيًا التي تم تطويرها من خلال ضم مادتين أو أكثر من المواد الصلبة ، مما يخلق مادة جديدة ذات خصائص كل عنصر من مكوناته ، مع الاستفادة من خصائص هذه المواد لمادة أعلى من الأصل. وتشمل الأمثلة على ذلك الخرسانة المسلحة والخشب المركب.
أشباه الموصلات
لقد تم تسميتها لمقاومتها وموصلها الكهربائي ، مما يضعها بين الموصلات المعدنية والمحثات غير المعدنية. يتم استخدامها بشكل متكرر في مجال الإلكترونيات الحديثة وتراكم الطاقة الشمسية.
المواد متناهية الصغر
إنها صلبة ذات أبعاد مجهرية ، والتي تولد أنها تقدم خصائص مختلفة عن نسختها ذات الحجم الأكبر. وجدوا تطبيقات في مجالات العلوم والتكنولوجيا المتخصصة ، كما هو الحال في مجال تخزين الطاقة.
المواد الحيوية
إنها مواد طبيعية وبيولوجية ذات خصائص معقدة وفريدة من نوعها ، تختلف عن جميع المواد الصلبة الأخرى بسبب أصلها خلال ملايين السنين من التطور. وهي تتألف من عناصر عضوية مختلفة ، ويمكن تشكيلها وإصلاحها وفقًا للخصائص الجوهرية التي تمتلكها.
سائل
ويسمى السائل لهذه المسألة التي هي في حالة غير قابلة للضغط تقريبا ، والتي تحتل حجم الحاوية التي يقع فيها.
على عكس المواد الصلبة ، تتدفق السوائل بحرية عبر السطح حيث توجد ، لكنها لا تتسع من حيث الحجم مثل الغازات ؛ لهذا السبب ، فإنها تحافظ على كثافة ثابتة عمليا. لديهم أيضًا القدرة على بلل أو ترطيب الأسطح التي يلمسونها بسبب توتر السطح.
تخضع السوائل لخاصية تعرف باسم اللزوجة ، والتي تقيس مقاومة نفسه للتشوه عن طريق القطع أو الحركة.
وفقًا لسلوكها فيما يتعلق باللزوجة والتشوه ، يمكن تصنيف السوائل في سوائل نيوتونية وغير نيوتونية ، على الرغم من أن هذه المقالة لن يتم مناقشتها بالتفصيل..
من المهم الإشارة إلى أن هناك عنصرين فقط في حالة التجميع هذه في ظل الظروف العادية: يمكن أن يصل البروم والزئبق والسيزيوم والغاليوم والفرنسيوم والروبيديوم بسهولة إلى الحالة السائلة في ظروف مناسبة.
يمكن أن تذهب إلى الحالة الصلبة عن طريق عملية التصلب ، وكذلك يمكن أن تتحول إلى غازات عن طريق الغليان.
أنواع السوائل
وفقا لهيكلها ، وتنقسم السوائل إلى خمسة أنواع:
المذيبات
تمثل جميع تلك السوائل الشائعة وغير الشائعة مع نوع واحد فقط من الجزيئات في بنيتها ، والمذيبات هي تلك المواد المستخدمة في إذابة المواد الصلبة والسوائل الأخرى بداخلها ، لتشكيل أنواع جديدة من السائل.
حلول
هي تلك السوائل في شكل خليط متجانس ، والتي تشكلت من اتحاد مذاب ومذيب ، يمكن أن يكون المذاب سائل صلب أو سائل آخر.
المستحلبات
يتم تمثيلها على أنها تلك السوائل التي تم تشكيلها من خلال خليط من اثنين من السوائل غير القابلة للامتزاج عادة. يُلاحظ أنها سائلة معلقة داخل أخرى في شكل كريات ، ويمكن العثور عليها في W / O (الماء في الزيت) أو O / W (النفط في الماء) ، حسب هيكلها.
تعليق
معلقات هي تلك السوائل التي توجد فيها جزيئات صلبة معلقة في المذيبات. يمكن أن تتشكل في الطبيعة ، ولكن أكثر شيوعا لوحظ في مجال المستحضرات الصيدلانية.
الهباء الجوي
تتشكل عندما يتم تمرير الغاز من خلال السائل ويتم تفريق الأول في الثانية. هذه المواد ذات طبيعة سائلة مع جزيئات غازية ، ويمكن فصلها مع زيادة في درجة الحرارة.
غاز
يُعتبر غازًا في هذه الحالة من المادة القابلة للضغط ، حيث يتم فصل الجزيئات وتفريقها إلى حد كبير ، وحيث تتوسع هذه العناصر لتشغل حجم الحاوية التي تحتويها.
أيضا ، هناك العديد من العناصر التي هي في حالة غازية بشكل طبيعي ويمكن أن تربط المواد الأخرى لتشكيل مخاليط الغاز.
يمكن تحويل الغازات مباشرة إلى سوائل عن طريق عملية التكثيف ، وإلى المواد الصلبة عن طريق عملية الترسيب غير العادية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تسخينها إلى درجات حرارة عالية جدًا أو تمريرها عبر مجال كهرومغناطيسي قوي لتأيينها ، وتحويلها إلى بلازما.
نظرًا لطبيعتها المعقدة وعدم الاستقرار وفقًا للظروف البيئية ، يمكن أن تختلف خواص الغازات وفقًا للضغط ودرجة الحرارة التي تكون فيها ، لذلك في بعض الأحيان تعمل مع الغازات على افتراض أنها "مثالية".
أنواع الغازات
هناك ثلاثة أنواع من الغازات حسب تركيبها وأصلها ، وهي موضحة أدناه:
العناصر الطبيعية
يتم تعريفها على أنها جميع العناصر الموجودة في الطبيعة الغازية وتحت الظروف العادية ، والتي يتم ملاحظتها على كوكب الأرض وكذلك الكواكب الأخرى.
في هذه الحالة ، يمكن ذكر كمثال الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والغازات النبيلة وكذلك الكلور والفلور..
المركبات الطبيعية
إنها غازات تتشكل بطبيعتها من خلال عمليات بيولوجية ومصنوعة من عنصرين أو أكثر. وعادة ما يتم تشكيلها عن طريق الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين ، على الرغم من أنه في حالات نادرة للغاية يمكن أيضًا تشكيلها بالغازات النبيلة.
مصطنع
هي تلك الغازات التي أنشأها الإنسان من المركبات الطبيعية ، وضعت لتلبية الاحتياجات التي لديها هذا. يمكن أن تكون بعض الغازات الصناعية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية وعوامل التخدير والمعقمات أكثر سمية أو ملوثة مما كان يعتقد سابقًا ، لذلك توجد قواعد للحد من استخدامها الهائل.
بلازما
تم وصف حالة تجميع المواد هذه لأول مرة في العشرينات من القرن الماضي وتتميز بعدم وجودها على سطح الأرض.
يظهر فقط عندما يتعرض غاز محايد لحقل كهرومغناطيسي قوي ، مكونًا نوعًا من الغاز المؤين عالي التوصيل للكهرباء ، ويختلف أيضًا بشكل كافٍ عن حالات التجميع الحالية الأخرى التي تستحق تصنيفها كدولة.
يمكن أن يكون منزوع الأيونات في هذه الحالة ليكون غازًا مرة أخرى ، ولكنه عملية معقدة تتطلب ظروفًا قاسية.
من المفترض أن البلازما تمثل الحالة الأكثر وفرة للمادة في الكون ؛ تستند هذه الحجج إلى وجود ما يسمى "المادة المظلمة" ، التي اقترحها علماء الفيزياء الكمومية لشرح ظواهر الجاذبية في الفضاء.
أنواع البلازما
هناك ثلاثة أنواع من البلازما ، والتي تصنف فقط حسب أصلها ؛ يحدث هذا حتى داخل نفس التصنيف ، حيث أن البلازما مختلفة تمامًا عن بعضها البعض ، ومعرفة واحدة ليست كافية لمعرفة كل شيء.
مصطنع
إنها البلازما التي صنعها الإنسان ، وكذلك تلك الموجودة داخل الشاشات والمصابيح الفلورية وعلامات النيون وفي مراوح الصواريخ.
أرضي
إنها البلازما التي تتشكل بشكل أو بآخر بواسطة الأرض ، مما يوضح أنه يحدث بشكل رئيسي في الغلاف الجوي أو في بيئات أخرى مماثلة وأنه لا يحدث على السطح. يشمل البرق ، الرياح القطبية ، الأيونوسفير و الغلاف المغناطيسي.
الفضاء
هذا هو البلازما التي يتم ملاحظتها في الفضاء ، والتي تشكل هياكل ذات أحجام مختلفة ، تتراوح من بضعة أمتار إلى امتدادات ضخمة من السنوات الضوئية.
لوحظت هذه البلازما في النجوم (بما في ذلك شمسنا) ، وفي الرياح الشمسية ، والوسط البينجمي وبين المجرات ، بالإضافة إلى السدم بين النجوم.
مكثفات بوس آينشتاين
يعد المكثف Bose-Einstein مفهومًا حديثًا نسبيًا. أصله في عام 1924 ، عندما تنبأ الفيزيائيان ألبرت أينشتاين وساتيندرا ناث بوس بوجودها بشكل عام.
توصف هذه الحالة على أنها غاز مخفف من البوزونات - جسيمات أولية أو مركبة مرتبطة بكونها حاملة للطاقة - والتي تم تبريدها إلى درجات حرارة قريبة جدًا من الصفر المطلق (-273.15 كلفن).
في ظل هذه الظروف ، تنتقل البوزونات المكونة للمكثفات إلى الحد الأدنى لحالتها الكمية ، مما يؤدي إلى إظهار خصائص الظواهر المجهرية الفريدة والخاصة التي تفصلها عن الغازات العادية.
تظهر جزيئات مكثف B-E خصائص الموصلية الفائقة ؛ وهذا هو ، هناك غياب المقاومة الكهربائية. يمكن أن تظهر أيضًا خصائص التسمم الفائق ، مما يجعل المادة لها لزوجة صفرية ، وبالتالي يمكن أن تتدفق دون أي فقد للطاقة الحركية بسبب الاحتكاك.
بسبب عدم الاستقرار وقصر وجود هذه المسألة في هذه الحالة ، لا يزال قيد الدراسة الاستخدامات المحتملة لهذه الأنواع من المركب..
لهذا السبب ، بالإضافة إلى استخدامها في الدراسات التي حاولت إبطاء سرعة الضوء ، لم يتم تحقيق العديد من التطبيقات لهذا النوع من المواد. ومع ذلك ، هناك دلائل تشير إلى أنه يمكن أن يساعد البشرية في عدد كبير من الوظائف المستقبلية.
مراجع
- بي بي سي. (بدون تاريخ). الولايات المسألة. تم الاسترجاع من bbc.com
- التعلم ، L. (s.f.). تصنيف المادة. تم الاسترجاع من courses.lumenlearning.com
- علم الحياة. (بدون تاريخ). الولايات المسألة. تم استرجاعه من livescience.com
- جامعة ، P. (s.f.). الولايات المسألة. تم الاسترجاع من chem.purdue.edu
- ويكيبيديا. (بدون تاريخ). حالة المسألة. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org