الخواص الفيزيائية المميزة للمادة

• الخواص الكيميائية: تعتمد هذه الخاصية على مدى تعرض المواد للتفاعلات الكيميائية وانبثاق مواد جديدة لها خواص مختلفة، على سبيل المثال في إنتاج الرماد بعد حرق الفحم أو صدأ الحديد.
• الخواص الميكانيكية: ومن أهم هذه الخواص القوة والعمل والتسارع والسرعة.
• الخصائص الفيزيائية: بما في ذلك اللمعان والكثافة واللمعان.

تحديد الخصائص الفيزيائية للمادة

تعني الخاصية المادية جميع الخصائص التي تقبل القياس وقيمتها تجعل من الممكن وصف حالة المادة أو النظام المادي في نقطة زمنية محددة.

• الخصائص الشاملة: تعتمد هذه الخاصية على حجم وكمية المادة في الجسم، حيث تزداد مع حجم وكمية المادة، المحتوى الحراري وعدد الجزيئات.
• الخواص الشديدة: هذه الخاصية مستقلة عن حجم المادة وكميتها في الجسم، ومن الأمثلة الحرارة النوعية ووحدة القياس بالكيلوغرام / الجول والكثافة ووحدة القياس بالكيلوغرام / المتر المكعب والسعة الحرارية.

وتجدر الإشارة إلى أن هناك بعض حالات المادة التي يصعب تحديد حالتها فيها، وسواء كانت مادية أو غير ذلك، مثال على هذه الحالات هو رؤية الألوان، حيث أن ما نراه من الألوان هو مجرد تفسير للخاصية الانعكاس على سطح ومقارنة خصائص المادة الفيزيائية مع الخواص الكيميائية الأخرى، يصبح سلوك المواد أثناء التفاعل ممكنًا.

الخصائص الفيزيائية للمادة

يرجع عدم المساواة في الخواص الفيزيائية للمواد إلى الروابط بين الجزيئات وأنواعها في حالة المركبات الأيونية، أو إلى الروابط بين الجسيمات وتجميعات الرابطة الأيونية، ولعل الخصائص الفيزيائية المميزة للمادة هي كما يلي:

• الحالات الفيزيائية الثلاث: الحالة السائلة والصلبة والغازية.
• الخصائص النوعية: لا يمكن تحديد قيمة معينة مثل الرائحة والذوق.
• الخصائص الكمية: يمكن قياسها، على سبيل المثال الكتلة والحجم.
• قابلية الانضغاط والليونة والطرق.
• التسامي والتسامي العكسي.
• نقطة الانصهار، نقطة الغليان.
• معدل التبخر، معدل التبخر.
• طاقة التبخر وطاقة التكثيف.
• الموصلية الكهربائية.
• توصيل حراري.
• التكثيف والتجميد.
• ضغط البخار.
• توزيع.

خصائص الحالات الثلاث للمادة الفيزيائية

لكل حالة من الحالات الثلاث للمادة الفيزيائية عدد من الخصائص التي تميزها، والتي سنشرحها في الأقسام التالية:

الخصائص الفيزيائية للمادة الصلبة

كل من شكل وحجم المادة الصلبة ثابتان، ويتم تقسيم المواد الصلبة وفقًا لخصائصها الفيزيائية على النحو التالي:

• أجسام صلبة متجانسة: لها شكل خاص وصلب.
• أجسام صلبة غير مضغوطة: ليس لها شكل محدد وصلب، لأنها تأخذ الشكل الذي توضع فيه من الحاوية، وتتشارك الأجسام السائلة والغازية معها هذه الخاصية، بينما تختلف عنها في حالة الخمول على سطح أفقي.

يوضح التقسيم المذكور أعلاه للمواد الصلبة أن لديهم جميعًا الخصائص التالية:

• شكل صلب.
• حجم ثابت.
• لا تقبل الضغط.
• لديها طاقة حركية منخفضة.

الخصائص الفيزيائية للحالة السائلة

تشمل أهم الخصائص الفيزيائية الشائعة للسوائل ما يلي:

• حجم ثابت.
• من الصعب الضغط.
• يقع السطح الأفقي للمادة.
• ليس لها شكل محدد أو ثابت، ولكنها تأخذ شكل الحاوية التي توضع فيها.
• وتتميز بالسيولة والسيولة، وهو ما يتجلى في سهولة وسرعة نقلها من إناء إلى آخر.

الخصائص الفيزيائية للحالة الغازية

• متخصص في السيولة والتدفق.
• يقبل الضغط والتوسيع.
• إنه ليس مستقرًا جدًا في الحجم، لذا فهو يأخذ شكل وعاء.
• لا يوجد شكل ثابت أو خاص، لذلك فهو يأخذ أيضًا شكل الوعاء الذي يوضع فيه.

أمثلة على الخصائص الفيزيائية للمادة

بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية للمادة المذكورة أعلاه، فيما يلي أمثلة على الخصائص الفيزيائية للمادة:

• النفاذية: النفاذية هي مؤشر على مدى استنزاف النسيج من سوائله المنسوجة وتدفقه السريع، وتقاس هذه الخاصية بوحدة دارسي المفترضة بالنسبة إلى مكتشفها.
• الخواص الصوتية: هي موجة كمية، وبالتالي يتم التعبير عن خصائص الصوت بأشكال مختلفة، مثل الطول الموجي الذي يقاس بالأمتار، والهيرتز كوحدة للتردد، بالإضافة إلى قياس شدة الصوت بالديسيبل.
• المرونة: في الفيزياء، تعني قابلية الجسم للانحناء وتأثير المادة على حجمه وشكله بعد زوال أسباب التغيير.
• الخواص المغناطيسية: تُقاس الخواص المغناطيسية للمادة بكميتين فيزيائيتين هما:

1. (كثافة التدفق المغناطيسي): تمثل كثافة التدفق المغناطيسي قوة المجال للمادة التي تعرضت للمجال المغناطيسي ويتم قياسها في تسلا.
2. (شدة المجال المغناطيسي): يتم التعبير عن قوة المجال المغناطيسي بالقوة الناتجة عن تغير الطاقة لكل وحدة حجم.

الخصائص الفيزيائية للمادة وتغيراتها

التغيرات الفيزيائية تعني ما يحدث للمادة في حالتها الغازية أو الصلبة أو السائلة، وفيها تحدث حالة من التغيير فقط في شكلها الخارجي، وهذه التغيرات غالبًا ما ترتبط بتغير في درجة الحرارة مثل التبخر أو الاندماج، ويجب أن تكون هذه التغيرات لا تؤثر على هوية المادة كما يحدث عندما يذوب السكر في الماء أو عندما ينكسر الزجاج ومن بين الخصائص الفيزيائية المميزة للمادة الشهيرة نذكر:

ضغط

• هي حالة تغير تحدث في مادة ما في حالتها الغازية وتتحول من خلالها إلى سائل، وبتعرض جزيئات هذه المادة للضغط تزداد قوى التجاذب بينها وتنخفض المسافات بينها حتى ينتقلون من هذه الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.

تعريف

• إنها حالة تغير فيزيائي تحدث في المواد في الحالة الغازية وعندما تختلط جزيئات الغاز بالهواء ثم تنتشر هذه الجزيئات في الهواء، وفي هذه الحالة تأخذ حجمًا أكبر من حجم انتشارها.

الاندماج

• إنها إحدى حالات تغير المادة التي تتحول فيها المادة من حالة صلبة إلى سائل بفعل الحرارة، لأن الحرارة تكسر جزيئات المادة التي تكون في حالة قصوى وتضعها. في الاهتزاز تماسك قبل تأثير الحرارة، والمسافة بين هذه الجسيمات إما صفر أو شبه معدومة، فعند تسخين المادة تزداد المسافات بين الجزيئات وتتفكك وتتباعد، وهنا تصبح المادة سائلة.

قياس التغيرات الجسدية

عندما تخضع المواد لقياسات وتجارب لتحديد خصائصها الفيزيائية، يمكن أن تتغير تلك الخصائص، ويتم قياس هذه التغييرات بسلسلة من القياسات تشمل:

• قياس نقطة الانصهار: عند قياس نقطة الانصهار، تتغير المواد من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، كما هو الحال عندما يذوب الثلج ويصبح ماء سائل عند درجة حرارة صفر درجة مئوية.
• قياس نقطة الغليان: عندما تصل درجة حرارة مادة ما إلى نقطة الغليان، تتغير حالتها الفيزيائية من سائل إلى غازي، على سبيل المثال ما يحدث للماء عندما يتحول إلى بخار عند درجة حرارة 100 درجة مئوية.

الخصائص الفيزيائية للماء

هناك عدد من الخصائص الفيزيائية التي تتميز بها المياه، منها:

• التوتر السطحي: يعتمد على التجاذب بين جزيئات السائل والمواد السائلة والصلبة والغازية التي تتلامس معها، ويكون شكل السائل في هذه الحالة أشبه بغشاء مرن.
• ضغط البخار: ضغط البخار الناتج عن تبخر مادة صلبة أو سائلة فوق مادة صلبة أو سائلة في حاوية مغلقة.
• الحرارة النوعية: يتمتع الماء بالقدرة على تحمل التغيرات في درجات الحرارة، حتى لو كان هناك تغير كبير، بسبب ارتفاع درجة حرارة التبخر وكذلك الحرارة النوعية، مما يشير إلى الحاجة إلى كمية كبيرة من الطاقة لإنتاج روابط كسر الهيدروجين بين جزيئات الماء.
• التأثير والتأين الذاتي للماء: الماء مركب له خاصية التأين الذاتي، مما يشير إلى تصادم بين جزيئات الماء، مما يؤدي إلى انتقال أيون الهيدروجين بين جزيئين، وهنا أيون الهيدروكسيد سالب الشحنة (OH -)، ويتم الحصول على أيون الهيدرونيوم موجب الشحنة (+ H).