شرح درس المواد الصلبة – حالات المادة

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شرح درس المواد الصلبة – حالات المادة

نبدأ على بركة الله

المواد الصلبة قاسية يمكن أن تقطع عدة قطع ، وتحتفظ بشكلها ، كما يمكنك دفع المادة الصلبة . اما السوائل فتتدفق ، وإذا دفعت سائلا ، كالماء مثلا ، فإن إصبعك يتحرك خلاله ، فخصائص المواد الصلبة تختلف عن خصائص المواد السائلة .

الأجسام الصلبة :

في بعض الظروف قد يكون من الصعب التفريق بين المواد الصلبة والسائلة . بمعنى انه عند التحويل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة تدريجيا فإنه في لحظة سيكون من الصعب التعرف على الحالة .

ومن المهم أن تعرف أن بعض المواد الصلبة ومنها الكوارتز البلوري تكون ذات جزيئات مصطفة ومرتبة ومنظمة . وبعض المواد الصلبة ومنها الزجاج مكونة من جزيئات ليس لها ترتيب منتظم (وهي في هذه الحالة كالسوائل) .

ملاحظة : الكوارتز البلوري والكوارتز الغير بلوري متماثلان كيميائيا , ولكن لكل منهما خصائصه الفيزيائية التي يختلف بها عن الآخر .

ملاحظة : هناك علاقة طردية بين حركة جزيئات السائل ودرجة حرارته حيث أنه عند زيادة درجة الحرارة تزداد حركة الجزيئات والعكس صحيح.

ملاحظة : كلما كانت حركة الجزيئات أقل كانت قوة التماسك أكبر .

الشبكة البلورية : نمط ثابت ومنتظم يتشكل عندما تنخفض درجة حرارة السائل ، بحيث يقل متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته ، وبالنسبة لكثير من المواد الصلبة لا يعني التجمد التوقف عن الحركة ، وإنما تبقى الجزيئات تتذبذب حول موضع اتزانها .

المواد الصلبة غير البلورية : هي التي ليس لها تركيب منتظم ولكن لها حجم وشكل محددان .

الضغط والتجمد :

عندما يتحول سائل إلى مادة صلبة فإن جزيئاته عادة تعيد ترتيب نفسها لتصبح قريبة بعضها من بعض أكثر مما كانت عليه في الحالة السائلة ، بحيث تجعل المواد الصلبة أكثر كثافة من السوائل .

حالات خاصة للماء :

-       للماء حالة خاصة في تمدده ، حيث تكون كثافته أكبر ما يمكن عند 4C  .

-       عند زيادة الضغط على الماء فإن درجة تجمد الماء تنخفض على نحو طفيف .

مرونة المواد الصلبة :

من الممكن أن تؤدي القوى الخارجية المؤثرة في الأجسام الصلبة إلى أنحاء هذه الاجسام . وتسمى قدرة الأجسام الصلبة على العودة إلى شكلها الأصلي عندما يزول تأثير القوى الخارجية بمرونة المواد الصلبة . أما إذا حدث تشوه كبير جدا فإن الجسم لا يعود إلى شكله الأصلي ، لأنه قد تجاوز حد مرونته . وتعتمد المرونة على القوى الكهرومغناطيسية التي تحافظ على بقاء جزيئات المادة معا .

ملاحظة : إن قابلية الطرق والسحب خاصيتان تعتمدان على تركيب المادة ومرونتها ، فالذهب يمكن تشكيله على صورة رقائق دقيقة جدا ولذلك يقال إنه قابل للطرق والنحاس يمكن سحبه على شكل سلك ، ولذلك يقال إنه قابل للسحب .

التمدد الحراري للمواد الصلبة :

من الإجراءات المعتادة عند تصميم الجسور الخرسانية والفولاذية على الطرق السريعة ، أن يترك المهندسون فجوات صغيرة (فواصل) ، تسمى وصلات التمدد ،بين أجزاء الجسور ، وذلك للسماح بتمدد أجزاء الجسر في أيام الصيف الحارة . تتمدد الأجسام بمقدار يسير فقط عندما تتعرض للتسخين ، ولكن هذا المقدار اليسير قد يكون عدة سنتيمترات مما يجعل وجود هذه الوصلات أمرا ضروريا .

معامل التمدد الطولي :

معامل التمدد الطولي يساوي التغير في الطول مقسوما على الطول الأصلي والتغير في درجة الحرارة .

ووحدة معامل التمدد الطولي هي (1/⁰C)  

معامل التمدد الحجمي :

معامل التمدد الحجمي يساوي التغير في الحجم مقسوما على الحجم الأصلي والتغير في درجة الحرارة .

ووحدة معامل التمدد الحجمي هي (1/⁰C)

يبين الجدول التالي معاملي التمدد الحراري لمجموعة من المواد المختلفة .

المزدوج الحراري : شريحة ثنائية الفلز تستخدم في منظمات الحرارة

تطبيقات التمدد الحراري :

-       حشوات الاسنان

-       تصميم المباني

-       أجهزة التدفئة

تم بحمد الله

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

بالتوفيق للجميع ...^_^