الدرس الأول: تغيرات حالة المادة
انظر إلى الصورة الكبيرة أمامك. هذه جبال من الجليد العائم في البحر. لو انصهر كل هذا الجليد وتحول إلى ماء سائل، لارتفع مستوى الماء في البحار والمحيطات كثيراً. فكر معي: ماذا يحدث للجليد بالضبط في أثناء تحوله من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة؟ هذا ما سنعرفه في هذا الدرس.
تتغير حالة المادة من صلبة إلى سائلة أو غازية والعكس عندما تكتسب طاقة حرارية أو تفقدها، مع بقاء نوع المادة كما هو دون أن يتغير تركيبها. ويسمى هذا بالغير الفيزيائي، كما يحدث عندما تنصهر قطعة ثلج وتتحول إلى ماء سائل بفعل الحرارة.
الفكرة الأساسية
تتغير حالة المادة عند اكتسابها للطاقة أو فقدانها للحرارة، وذلك دون أن يتغير نوع المادة أو تركيبها فيما يُعرف بالتغير الفيزيائي.
الشرح
توجد المادة في ثلاث حالات أساسية هي الصلبة، والسائلة، والغازية. وعندما تكتسب المادة حرارة، تبدأ جزيئاتها في الحركة بشكل أسرع. فالمادة الصلبة تتحول إلى الحالة السائلة بالانصهار، ثم تتحول إلى الحالة الغازية بالتبخر عند اكتساب المزيد من الحرارة. وأما عندما تفقد المادة الحرارة، فتقل سرعة جزيئاتها وتتقارب، لتتحول الغازات إلى سوائل بالتكثف، وتتحول السوائل إلى جوامد بالتجمد. وتتحول بعض المواد الصلبة مباشرة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة فيما يُعرف بالتسامي. كما أن تسخين المواد يسبب تمددها وزيادة حجمها بسبب تباعد الجزيئات وزيادة تصادمها، بينما يؤدي تبريدها إلى انكماشها ونقصان حجمها.
مثال محلول خطوة والثانية
إذا وُضعت قطعة ثلج على الطاولة في غرفة دافئة، فإنها تكتسب حرارة من المحيط. نتيجة لذلك، تبدأ جزيئاتها في الحركة بصورة أسرع، وتتحول تدريجياً من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة لتنصهر وتصبح ماءً سائباً.
أخطاء شائعة
الاعتقاد بأن تغير حالة المادة من صلبة إلى سائلة يغير نوع المادة أو تركيبها الكيميائي، والصحيح أنه تغير فيزيائي فقط يبقى فيه نوع المادة الأصلي ثابتاً.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: ماذا يحدث لحجم المادة الصلبة عندما ترتفع درجة حرارتها؟ الإجابة: يتمدد حجمها نتيجة زيادة حركة الجزيئات وارتفاع عدد التصادمات بينها. السؤال الثاني: ما التسمية العلمي لتحول المادة الصلبة مباشرة إلى الحالة الغازية دون مرورها بالحالة السائلة؟ الإجابة: التسامي.