يسمى كل شيء يشغل مكانًا، يبحث كثير من طلاب عن حل لهذا سؤ في فيزياء. فيزياء هي أحد موضوعات تي تدرس ظواهر طبيعية. يحتوي على عديد من مصطلحات مهمة متعلقة بتلك ظواهر، مثل قوى وجهد ومادة وكتلة. كما يدرس علاقة بين أجساد. مع بعضنا بعض، وإدراج مفاهيم علوم ذرية ونواة، ومن خل موقع في موضوعنا تي، سنجيب على سؤ مقنا.
كل ما يشغل مكان يسمى
تجيب فيزياء على هذا سؤ ذي يبحث عنه عديد من طلاب، وإجابة هي أن “مادة” هي كل ما يشغل حيزًا من فضاء وله كتلة، حيث توجد مادة في ظواهر طبيعية في عدة أشك، بما في ذلك شكل صلب وسائل وغازي، وتتكون مادة من عدد من ذرات وجزيئات وجسيمات، ومن خل موضوعنا تي نتعرف على جميع أمور متعلقة بمادة.
أهمية علم مواد
علم مواد هو أحد علوم مهمة تي تدرسها فيزياء. من خل نقاط تية نذكر أهمية علم مواد
- يطور علم مواد مواد مستخدمة بناءً على مواد محسنة.
- يعمل علم مواد على إيجاد حلول للمشاكل يومية تي نواجهها.
- تعمل على إيجاد حلول للمشاكل تي تواجه مجات بيئة ومجتمع وتكنولوجيا.
- يعمل علم مواد على توفير مواد بيولوجية موجودة في سيراميك.
- يزودنا بمعادن تي نستخدمها في جميع مجات حياتنا يومية.
أنواع مواد
هناك أنواع مختلفة من مادة توجد في ظواهر طبيعية تي تحيط بنا، ولكل نوع من هذه أنواع خصائص تختلف عن أخرى، وفي نقاط تية نذكر تلك أنواع
- مادة صلبة تتميز مادة صلبة بترابط قوي بين جزيئاتها، ويكون شكل هذه مواد متحفظًا في لونها وحجمها ثابت.
- مادة سائلة وتتميز مادة سائلة بأخذ شكل حاوية تي توضع فيها، فلا يكون لها شكل محدد لها، ويتسم حجمها بثبات.
- مادة غازية تتميز مادة غازية بقدرة حركية كبيرة، تتوسع جزيئاتها بقدر حاوية أو غرفة تي تتواجد فيها، فلا يكون لها شكل أو حجم محدد.
خواص ميكانيكية للمادة
لعلم مواد عدة خواص ميكانيكية، ومن خل نقاط تية نذكر تلك خواص ميكانيكية
- مرونة تقيس مرونة قدرة مادة على عودة إلى شكلها أصلي، وإذا تعرضت مادة لضغط معين، فقد تتغير أو تتشوه.
- قوة شد نهائية تقيس هذه قوة مقدار ضغط ذي تتعرض له مادة قبل أن تتحطم.
- قوة إنتاج ضغط ناتج عن حصول على كمية معينة من مادة معينة.
- نعومة عندما تتعرض مادة لدرجة معينة من ضغط، فإن مقدار ضرر ذي يلحق بمادة معروف.
علم تكنولوجيا مواد
- علم تكنولوجيا مواد يعني أنه “نظام يستمر في عمليات تطوير، وتمثل تكنولوجيا حجر زاوية لإنتاج مواد جديدة لها خصائص مختلفة.”، “نظام شامل نسبيًا، ومتابعة ذلك يبدأ نظام من عمليات إنتاج مواد خام، حيث يتم حصول على مواد أخرى تي تخدمها “. يحتاج إنسان من خل عمليات إنتاج، وفي تصنيع خصائص مواد، يتم اعتماد على تكنولوجيا مواد. تُعرف حة صلبة بشكلها وحجمها ثابت، وذلك بسبب ترابط قوي بين جزيءها، حيث تكون حركة في مواد صلبة قليلة جدًا، ويكون شكلها في شكل بلوري، مثل ذرة ملح مستخدمة في طعام وكذلك سكر ومعادن تي نستخدمها في أمور حياة.
- يتم تحويل مادة صلبة إلى سائل عن طريق اندماج، وعكس يمكن أن يحدث من خل تجميد، وتأتي عملية تبخر لتحويل حة سائلة إلى حة غازية، وتتميز حة سائلة بأخذ شكل حاوية تي بها توضع، وتتميز حة غازية بقلة مسرح بحجمها، بسبب اتساع ذرات وجسيمات حسب مكان أو غرفة تي توضع فيها.
كيف تتغير حة مادة عندما تكتسب أو تفقد طاقة
يمكن أن تتغير مادة إلى أي من حاتها ثلاث عندما تفقد أو تكتسب طاقة، على سبيل مث، “ماء” عند فقدان طاقة، وتتغير من حة غازية إلى حة سائلة، وتتحول إلى حة معاكسة عندما تكتسب طاقة، و تمر مادة عند تحويلها من حة إلى أخرى، مثل ذوبان وتجميد، تسامي وتكثيف وترسيب وتبخر، وفي نقاط تية نذكر تلك تغيرات تي تحدث للمادة
- تغيرات طاقة ودرجة حرارة وحة تتغير مادة حسب طاقة تي تفقدها أو تكتسبها. عندما تفقد مادة ما طاقتها، فإنها تتغير من حة سائلة إلى حة صلبة، وعكس يحدث عندما تكتسب مادة طاقتها، وتستخدم حرارة لقياس كمية طاقة تي تكتسبها مادة أو تفقدها، أي درجة حرارة. “متوسط طاقة حركية لجسيمات مادة”.
- تغييرات بين مادة سائلة ومادة صلبة تمر مادة بدرجة حرارة صفرية أثناء عملية تجميد، مما يعني أن مادة تتغير من حة سائلة إلى حة صلبة، وتختلف درجات تجمد بين مواد، وتبلغ درجة حرارة تجميد حديد 1535 درجة مئوية.، ويتم تجميد أكسجين عند درجة حرارة سب 219 مئوية.
- تغيرات بين سوائل وغازات عند غليان ماء تنتج حة تسمى حة غازية للمادة، ويتم هذا تحويل من خل عملية تبخر، وتكون نقطة غليان 100 درجة مئوية، وتجدر إشارة إلى أن درجة غليان تختلف نقطة من مادة إلى أخرى، حيث يكون غليان ملح طعام عند 1413 درجة مئوية، وتكون درجة غليان نيتروجين سب 196 درجة مئوية، ويتم تحويل مادة من حة سائلة إلى حة غازية من خل عملية تكثيف.
- تغييرات بين مواد صلبة وغازات يتم تحويل مادة من حتها صلبة إلى حتها سائلة من خل عملية “تسامي”، ويتم ذلك عن طريق امتصاص جزيئات مادة صلبة كمية كبيرة من طاقة، وذلك للتغلب على قوة. تجاذب بينهما، ويتم نقل مادة من حتها غازية إلى حة صلبة من خل عملية “ترسيب”. تحدث هذه عملية دون تحويل حة غازية إلى حة سائلة. عندما تتلامس مياه أمطار مع درجة شديدة برودة، تتحول هذه نقاط إلى بلورات ثلجية صغيرة.
فرق بين تغيير فيزيائي وتغير كيميائي
يسأل كثير عن فرق بين تغيير فيزيائي وتغير كيميائي، حيث يكون تركيب هو فرق أساسي وأهم بين فيزيائية وكيميائية، وفي نقاط تية نذكر وجه اختلاف بينهما
- يظهر تغيير كيميائي في تركيب أساسي للمادة، ثم يتم إنتاج مواد جديدة أخرى تختلف في خواصها عن قديمة، على عكس تغير فيزيائي ذي يظهر في لون وشكل ورائحة، ولا يوجد تغيير في هياكل أساسية للمادة.
- يحدث تغيير من حيث خصائص في كل من خواص فيزيائية وكيميائية فيما يتعلق بتغير كيميائي، بينما يحدث تغيير فيزيائي في خواص فيزيائية فقط.
- تُمتص طاقة أو تتغير قيمتها في تغير كيميائي، لكن طاقة لا تُمتص ولا تتغير قيمتها في تغير فيزيائي.
- ينتج عن تغيير كيميائي مواد جديدة تمامًا، بينما لا ينتج تغيير فيزيائي مواد جديدة.
- لا يمكن عكس تغييرات في مواد في تغيير كيميائي، ولكن عكس تغيير في مواد يحدث في تغيير فيزيائي.
وبذلك نكون قد انتهينا من مقنا عن كل ما يشغل مكانا يسمى، كما ذكرنا أن مادة تتكون من ذرات وجزيئات، وفيزياء معنية بظواهر طبيعية، كما قدمنا فرق بين تغير كيميائي ذي يحدث في تغيير في تركيب أساسي للمادة ثم ينتج مواد أخرى بخصائص مختلفة. لا يوجد تغيير في تركيب أساسي للمادة، لكنها تغير لونها وشكلها، نلتقي بكم بمعلومات جديدة في مق آخر على موقع متجر.