تحولات المادة

عِنْدَما أُمَزِّقُ قِطْعَةً مِنَ الْوَرَقِ، فَإِنَّ شَكْلَها يَتَغَيَّرُ مِنْ دونِ تَغَيُّرِ نَوْعِ الْمادَّةِ

الْمَصْنوعَةِ مِنْها، أَوْ مُكَوِّناتِها، في ما يُعْرَفُ بِالتَّغَيُّرِ الْفيزيائِيِّ. فَبِالرَّغْمِ مِنْ

أَنَّ شَكْلَ الْوَرَقَةِ قَدْ تَغَيَّرَ، فَإِنَّ نَوْعَ الْمادَّةِ لَمْ يَتَغَيَّرْ، وَكَذلِكَ مُكَوِّناتُها.

أَتَذَكَّرُ أَنَّ حالاتِ الْمادَّةِ ثَلاثٌ، هِيَ: الصُّلْبَةُ، وَالسّائِلَةُ، وَالْغازِيَّةُ. , وتُعَدُّ حالَةُ الْمادَّةِ إِحْدى الْخَصائِصِ الْفيزيائِيَّةِ لِلْمادَّةِ.

عِنْدَما أَضَعُ مُكَعَّبًا مِنَ الْجَليدِ في طَبَقٍ بِمَكانٍ مُشْمِسٍ، سَيَتَحَوَّلُ مُكَعَّبُ الْجَليدِ إِلى ماءٍ سائِلٍ؛ أَيْ إِنَّ حالَتَهُ سَتَتَغَيَّرُ

 مِنَ الصُّلْبَةِ إِلى السّائِلَةِ. وَعِنْدَما أَتْرُكُهُ في الْمَكانِ نَفْسِهِ تَحْتَ أَشِعَّةِ الشَّمْسِ مُدَّةً زَمَنِيَّةً أَطْوَلَ، سَأُلاحِظُ أَنَّ كَمِّيَّةَ الْماءِ

في الطَّبَقِ تَبْدَأُ بِالتَّناقُصِ. وَبِمُرورِ الْوَقْتِ سَأُلاحِظُ أَنَّ الْماءَ قَدِ اخْتَفى، وَأَنَّ الطَّبَقَ أَصْبَحَ فارِغًا؛ فَأَيْنَ ذَهَبَ الْماءُ؟ 

لَقَدْ تَحَوَّلَ الْماءُ إِلى بُخارٍ بِفِعْلِ أَشِعَّةِ الشَّمْسِ؛ أَيْ إِنَّ حالَةَ الْماءِ تَغَيَّرَتْ مِنَ السّائِلَةِ إِلى الْغازِيَّةِ.

تَأْثيرُ ارْتِفاعِ دَرَجَةِ الْحَرارَةِ في الْمَوادِّ الْمُخْتَلِفَةِ

تَكْتَسِبُ جُسَيْماتُ الْمادَّةِ الصُّلْبَةِ حَرارَةً عِنْدَ تَسْخينِها، فَتَتَحَرَّكُ عَلى

نَحْوٍ أَسْرَعَ، ثُمَّ تَبْدَأُ بِالتَّحَوُّلِ إِلى الْحالَةِ السّائِلَةِ، في ما يُعْرَفُ بالانصهار 

 وَعِنْدَما تَتَعَرَّضُ الْمادَّةُ السّائِلَةُ لِمَزيدٍ مِنَ الْحَرارَةِ تَبْدَأُ بِالتَّحَوُّلِ إِلى الْحالَةِ

الْغازِيَّةِ، في ما يُعْرَفُ بِالتَّبَخُّرِ وَفي حالِ اسْتَمَرَّ تَعْريضُ الْمادَّةِ السّائِلَةِ

لِمَزيدٍ مِنَ الْحَرارَةِ، فَإِنَّ عَمَلِيَّةَ التَّبَخُّرِ تَزْدادُ، حَتّى تَصِلَ إِلى ما يُسَمّى الْغَلَيانَ

قدْ تَتَحَوَّلُ هذِهِ الْمَوادُّ أَحْيانًا مِنَ الْحالَةِ الصُّلْبَةِ إِلى الْحالَةِ الْغازِيَّةِ مُباشَرَةً مِنْ

دونِ الْمُرورِ بِالْحالَةِ السّائِلَةِ، في ما يُعْرَفُ بِالتَّسامي وَمِنَ الأمثلة الشّائِعَةِ عَلى

ذلِكَ تسامي الْجَليدِ الى ثاني  أُكْسيدِ الْكَرْبونِ الصُّلْبِ)، وَالْيود

يؤثر انْخِفاضِ دَرَجَةِ الْحَرارَةِ في الْمَوادِّ الْمُخْتَلِفَةِ  وذلك عِنْدَما تَتَعَرَّضُ الْمادَّةُ الْغازِيَّةُ لِلتَّبْريدِ،  

فحركة جُسَيْماتِها تَقِلُّ، وَيَتَقارَبُ بَعْضُها مِنْ بَعْضٍ، فَتَتَحَوَّلُ إِلى الْحالَةِ السّائِلَةِ، في ما يُعْرَفُ بِالتَّكاثُفِف

وَعِنْدَما تَتَعَرَّضُ الْمادَّةُ السّائِلَةُ لِمَزيدٍ مِنَ التَّبْريدِ، تَتَقارَبُ جُسَيْماتُها بِصورَةٍ أَكْبَرَ، وَتَقِلُّ حَرَكَتُها أَكْثَرَ،

.وَتَتَحَوَّلُ إِلى الْحالَةِ الصُّلْبَةِ، في ما يُعْرَفُ بِالتَّجَمُّدِ 

 أَسْتَنْتِجُ مِمّا سَبَقَ أنَّ التَّسْخينَ وَالتَّبْريدَ عَمَلِيَّتانِ مُتَعاكِسَتانِ منْ حَيْثُ تَأْثيرُهُما في الْمَوادِّ الْمُخْتَلِفَةِ.

الْعَلاقَةُ بَيْنَ تَغَيُّرِ حالَةِ الْمادَّةِ وَدَرَجَةِ حَرارَتِها

تَمْتازُ كُلُّ مادَّةٍ نَقِيَّةٍ بِدَرَجَةِ انْصِهارٍ، وَدَرَجَةِ غَلَيانٍ خاصَّتَيْنِ بها. أُلاحِظُ الْجَدْوَلَ الْآتِيَ الَّذي
يُبَيِّنُ دَرَجاتِ انْصِهارِ بَعْضِ الْمَوادِّ وَغَلَيانِها.

تَرْتَفِعُ دَرَجَةُ حَرارَةِ الْمادَّةِ الصُّلْبَةِ عِنْدَ تَسْخينِها، لكِنَّها لا تَسْتَمِرُّ في الارتفاع بِاسْتِمْرارِ
التَّسْخينِ؛ فَعِنْدَ حَدٍّ مُعَيَّنٍ تَثْبُتُ دَرَجَةُ حَرارَةِ الْمادَّةِ، وَتَبْدَأُ بِالتَّحَوُّلِ مِنَ الْحالَةِ الصُّلْبَةِ إِلى
الْحالَةِ السّائِلَةِ، في ما يُعْرَفُ بِدَرَجَةِ الانصهار.
بَعْدَ أَنْ تَنْصَهِرَ الْمادَّةُ كُلُّها، وَتَتَحَوَّلُ مِنَ الْحالَةِ الصُّلْبَةِ إِلى الْحالَةِ السّائِلَةِ، وَتَسْتَمِرُّ عَمَلِيَّةُ
التَّسْخينِ، فَإِنَّ دَرَجَةَ حَرارَةِ الْمادَّةِ السّائِلَةِ تَرْتَفِعُ، فَتَتَباعَدُ جُسَيْماتُها أَكْثَرَ، وَيَزْدادُ تَبَخُّرُها حَتّى
تَصِلَ إِلى حَدٍّ مُعَيَّنٍ، فَتَثْبُتُ دَرَجَةُ الْحَرارَةِ، وَتَظَلُّ ثابِتَةً إِلى أَنْ تَتَحَوَّلَ الْمادَّةُ جَميعُها مِنَ الْحالَةِ
السّائِلَةِ إِلى الْحالَةِ الْغازِيَّةِ، في ما يُعْرَفُ بِدَرَجَةِ الْغَلَيانِ.

أَمّا عِنْدَما تَنْخَفِضُ دَرَجَةُ حَرارَةِ الْمادَّةِ، فَإِنَّ جُسَيْماتِها تَتَقارَبُ حَتّى تَصِلَ إِلى دَرَجَةِ حَرارَةٍ مُعَيَّنَةٍ،

فَتَبْدَأُ عِنْدَئِذٍ حالَتُها بِالتَّغَيُّرِ. فَمَثَلً، عِنْدَ تَبْريدِ مادَّةٍ سائِلَةٍ تَنْخَفِضُ دَرَجَةُ حَرارَتِها، وَتَسْتَمِرُّ في

الانخفاض بِاسْتِمْرارِ التَّبْريدِ إِلى أَنْ تَصِلَ حَدًّا مُعَيَّنًا، فَتَثْبُتُ دَرَجَةُ الْحَرارَةِ، وَتَظَلُّ ثابِتَةً حَتّى تَتَحَوَّلَ

الْمادَّةُ كُلُّها مِنَ الْحالَةِ السّائِلَةِإِلى الْحالَةِ الصُّلْبَةِ، في ما يُعْرَفُ بِدَرَجَةِ  التَّجَمُّدِ.

تَمَدُّدُ الْمادَّةِ وَانْكِماشُها

يَزْدادُ حَجْمُ الْمادَّةِ عِنْدَ ارْتِفاعِ دَرَجَةِ حَرارَتِها، وَهذا الازدياد في الْحَجْمِ النّاتِجُ مِنْ تَغَيُّرِ

دَرَجَةِ حَرارَتِها يُسَمّى التَّمَدُّدَ الْحَرارِيَّ وَيَقِلُّ حَجْمُ الْمادَّةِ عِنْدَ انْخِفاضِ دَرَجَةِ حَرارَتِها،

وَهذا النُّقْصانُ في الْحَجْمِ النّاتِجُ مِنْ تَغَيُّرِ دَرَجَةِ حَرارَتِها يُسَمّى الِانْكِماشَ الْحَرارِيَّ 

تَخْتَلِفُ الْمَوادُّ مِنْ حَيْثُ الانكماش وَالتَّمَدُّدُ؛ إِذْ تَتَمَدَّدُ الْمَوادُّ الْغازِيَّةُ وَتَنْكَمِشُ بِصورَةٍ أَكْبَرَ

مِنَ الْمَوادِّ السّائِلَةِ، في حينِ تَتَمَدَّدُ الْمَوادُّ السّائِلَةُ وَتَنْكَمِشُ بِصورَةٍ أَكْبَرَ مِنَ الْمَوادِّ الصُّلْبَةِ. 

مِنَ الَْمْثِلَةِ الشّائِعَةِ عَلى ذلِكَ، مِقْياسُ دَرَجَةِ الْحَرارَةِ؛ فَعِنْدَما أَضَعُ هذا الْمِقْياسَ في وَسَطٍ ساخِنٍ،

فَإِنَّ الْمادَّةَ السّائِلَةَ الَّتي داخِلَهُ تَتَمَدَّدُ، وَيَرْتَفِعُ مُسْتَواها عَلى التَّدْريجِ، فَأَقيسُ بِذلِكَ دَرَجَةَ حَرارَةِ

هذا الْوَسَطِ. أَمّا إِذا وَضَعْتُهُ في وَسَطٍ بارِدٍ، فَإِنَّ الْمادَّةَ السّائِلَةَ الَّتي داخِلَهُ تَنْكَمِشُ، وَيَنْخَفِضُ مُسْتَواها 

عَلى التَّدْريجِ، فَأَقيسُ بِذلِكَ دَرَجَةَ حَرارَةِ هذا الْوَسَطِ. تَجْدُرُ الِْشارَةُ إِلى أَنَّ كُتْلَةَ الْمادَّةِ لا تَتَغَيَّرُ عِنْدَ تَمَدُّدِها

أَوِ انْكِماشِها، وَإِنَّما تَظَلُّ ثابِتَةً.