الهياكل العظمية

المادة وحالاتها

تتكون المادة من جزيئات تترابط فيما بينها بقوى تجاذب تختلف من مادة إلى أخرى، وتبعاً لهذه القوى تكون الحالة الفيزيائية للمادة؛ فالمادة الصلبة تكون قوى التجاذب بين جزيئاتها كبيرة، تحافظ على ثبات شكل وحجم المادة الصلبة، وتجعلها متماسكةً ومتراصة، أمّا المادة السائلة فتكون قوى التجاذب بين جزيئاتها أقل، ممّا يجعل السوائل متغيرة الشكل؛ أي إنّها تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه، لذلك تمتاز السوائل بخاصية الجريان، إلا أنها تمتاز بثبات حجمها. أما المادة الغازية فتمتاز بتغيّر شكلها وحجمها، وذلك لأنّ قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة جداً، مما يجعلها متباعدة، وتنتشر بسرعة.

أثر الحرارة في المواد الصلبة

 إذا اكتسبت جزيئات المادة الصلبة كميّةً من الحرارة بالتسخين، فإن قوى التجاذب فيما بينها تقل، وتبدأ المادة بالذوبان أو الانصهار؛ حيث إن الانصهار هو تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة باكتسابها للحرارة.

مفهوم درجة الإنصهار ودرجة الغليان

 يمكن لكل مادة أن تنصهر وتغلي، لصهر أي مادة صلبة لا بدّ من تسخينها وإعطائها كمية من الحرارة؛ حيث ترتفع درجة حرارتها حتى تبدأ بالانصهار، فتثبت درجة حرارتها على الرّغم من اكتسابها المزيد من الحرارة إلى أن تنصهر المادة الصلبة بالكامل، وهذه الدرجة تسمى درجة الانصهار.

 تختلف مدة الإنصهار باختلاف المواد بسبب الحاجة إلى كمية من الحرارة اللازمة التي تفكك ترابط وتماسك الجزيئات بعضها ببعض.

تُسَمَّى دَرَجَةُ الحَرَارَةِ الَّتِي تَتَحَوَّلُ عِنْدهَا الْمَادَّةُ مِنَ الحَالَةِ الصُّلْبَةِ إلَى الحَالَةِ السَّائِلَةِ بِدَرَجَةِ الانْصِهَارِ، حيث ترتبط درجة الإنصهار بالمواد في الحالة الصلبة .

تُسَمَّى دَرَجَةُ الحَرَارَةِ الَّتِي تَتَحَوَّلُ عِنْدهَا الْمَادَّةُ مِنَ الحَالَةِ السَّائِلَةِ إلَى الحَالَةِ الغَازِيِّةِ بِدَرَجَةِ الْغَلَيَانِ ، حيث ترتبط درجة الغليان بالمواد في الحالة السائلة.

نَسْتَخْدِمُ مِيزَانَ الحرارة كَيْ نَقِيسَ دَرَجَةَ االحرارة. وَحْدَةَ قِيَاسِ دَرَجَةِ الحرارة تُسَمَّى دَرَجَةً سَيلِيزِيَّةً "  س^٥  " .

درجة الإنصهار ودرجة الغليان

 لتوضيح الفرق بين درجة الانصهار ودرجة الغليان بشكل أكبر، سنقوم بدراسة درجة الانصهار ودرجة الغليان للماء.

درجة انصهار الماء هي عندما تكون درجة حرارة الماء أقل من 0 درجة مئوية يكون الماء في الحالة الصلبة التي تسمى الجليد، وعند البدء بإضافة الطاقة (الحرارة) للجليد حتى تصل درجة الحرارة إلى 0 درجة مئوية (وهي درجة انصهار الجليد) سيبدأ الجليد بالتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. 

عند تلك الدرجة ومع استمرار إضافة الحرارة سيكون الماء موجوداً بحالتيه الصلبة والسائلة في الوقت ذاته حتى يذوب الجليد بالكامل، وبعد ذوبان الجليد بالكامل ستبدأ الحرارة التي تتم إضافتها برفع درجة حرارة الماء فوق 0 درجة مئوية.

أما بالنسبة لدرجة الغليان، ففي حال استمرار إضافة الحرارة إلى الماء وهو في حالته السائلة، سترتفع درجة حرارته حتى تصل إلى 100 درجة مئوية (وهي درجة غليان الماء)، وعندها سيبدأ الماء بالغليان والتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وستبقى درجة حرارة الماء ثابتة عند 100 درجة مئوية مهما كانت كمية الحرارة المضافة لكن بعد تحول جميع الماء الموجود إلى الحالة الغازية التي تسمى بخار الماء، ستقوم الحرارة المضافة برفع درجة حرارة بخار الماء إلى ما فوق 100 درجة مئوية.

إنصهار المعادن 

يجب صهر المعادن قبل الاستخدام، حيث تختلف درجة انصهار المعادن المختلفة، لذا من المهم معرفة درجة انصهار المعادن لإستخراجها من الأرض.

درجات انصهار بعض المعادن بالدرجة المئوية

مَاذَا تَعَلَّمْتَ؟

دَرَجَةُ الغَلَيانِ هِيَ دَرَجَةُ حَرارَةِ بَدْءِ تَحوُّلِ المادَّةِ مِنَ الحالَةِ السَّائِلَةِ إِلى الحالَةِ الغازِيَّةِ.

دَرَجَةُ الانصِهارِ هِيَ دَرَجَةُ حَرَارَةِ بَدْءِ تَحَوُّلِ الْمَادَّةِ مِنَ المادَّةِ الصُّلبَةِ إِلى الحالَةِ السَّائِلَةِ.