7/14/2012

المادة تعريفها وحالاتها


   المادة في الفيزياء الكلاسيكية هي كل ما له كتلة وحجم ويشغل حيزاً من الفراغ. وللمادة خصائص مختلفة تشمل الحجم والكتلة والكثافة. وتشكل بذلك ما يعرف بالكون الملموس. لكن يستحيل حالياً تعريف المادة بهذا الشكل لسقوط الفاصل بين المادة والطاقة طبقا لمعادلة آينشتاين الشهيرة E=mc 2 .
المادة هي جزء من كوننا، ولا يُمكن إطلاق هذا المطلح على ما وراءه. ويُعتقد حالياً أن المادة تُشكل 27% من كلتة الكون، 4% فقط هي المادة الطبيعية، والتي تنقسم إلى نوعين رئيسيّين: مادة مضيئة وغير مضيئة، وتُشكل الأولى 0.4% من كتلة الكون، في حين أن الثانية تُشكل 3.6% من كتله. أما الـ23% الأخرى فهي المادة المظلمة، والـ73% الباقية هي الطاقة المظلمة. المادة يُمكن أن تكون في حالات مختلفة تحدد هيأتها، وحالات المادة الطبيعية هي بشكل رئيسي أربعة: الصلبة والسائلة والغازية والبلازما. في حين أنه توجد بعض الحالات التي أُنتجت مخبرياً ولا توجد في الطبيعة. وإضافة إلى هذه، توجد بعض الحالات الطبيعية النادرة، والتي لا توجد إلا في أماكن خاصة، مثل نوى النجوم النيوترونية، والتي تكون المادة فيها مسحوقة بسبب الكثافة الشديدة للنجم وتشكل حالة جديدة من المادة.
تتكون المادة من جسيمات بالغة الصغر تسمى الجزيئات، وهي عبارة عن تجمعات لجسيمات أصغر هي الذرات. وتلك بدورها تتكون من جسيمات أصغر. ويُعتقد حالياً أن المادة تتكون من أجسام صغيرة جداً لا تتجزأ، حيث أنها لا تتكون من جسيمات أصغر بل هي أصغر شيء. وتسمى هذه الجسيمات بـ"الجسيمات الأولية"، ومع هذا فليس من المُثبت بعد أنها فعلاً أصغر الأجسام المكوّنة للمادة. تنقسم الجسيمات الأولية إلى ثلاثة أقسام: الكواركات واللبتونات والبوزونات (والأخيرة لا تشمل الجسيمات الأولية فحسب، بل أيضاً جسيمات مركبة).

لمحة تاريخية :
تغير اعتقاد الإنسان كثيرا عبر العصور حول هذا تركيب المادة حيث ساد لدي فلاسفة الإغريق الاعتقاد بأن جميع العناصر الطبيعة تتكون من أربعة عناصر أساسية هي "التراب" و"الماء" و"الهواء" و"النار"، ولاحقاً أضيف إليها الأثير. وساد هذا الاعتقاد حتى العصورالوسطى إلى أن تم اكتشاف العناصر الكيميائية وتكونها من تجمع الذرات بروابط كميائية. وساد في فترة ما الاعتقاد بأن الذرة هي أصغر شيء الوجود وأنها لا تتجزأ، إلى أن اكتشف أن الذرة تتكون من نواة تحتوي علي عدد من البروتونات (جسيمات موجبة الشحنة) والنيوترونات (جسيمات متعادلة الشحنة) وتدور حولها إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة). واكتشف بعد ذلك أن تلك الجسيمات (باستثناء الإلكترون لأنه يصنف حالياً ضمن الجسيمات الأولية) تتكوّن بدورها من كواركات، وأن الكواركات واللبتونات هي الجسيمات الأساسية المكوّنة للمادة (لكن كون الكواركات واللبتونات أجساماً لا تتجزأ ولا تتكون من شيء - بل هي وحدة البناء الأصغر للمادة - يظل نظرية غير مثبتة).
                                               
حالات المادة :
 توجد أربعة حالات رئيسية معروفة من المادة، ثلاثة منها موجودة في الطبيعة على كوكب الأرض، وهي "الصلبة" و"السائلة" و"الغازية". وهناك رابعة موجودة في الطبيعة لكن ليس على الأرض، بل في الفضاء الخارجي، وهي "البلازما". وهناك بضعة حالات أخرى غير موجودة في الطبيعة وتم إنتاجها في المختبرات فقط، ومنها "السائل فائق الميوعة" و"كثافة بوز-آينشتاين". يُسمى تحول المادة السائلة إلى الصلبة "التجمد" (وهذا ليس اسماً خاصاً بتجمد الماء)، ويسمى تحول المادة الصلبة إلى سائلة "الانصهار"، وأيضاً يُمكن أن تتحول إلى غاز مباشرة دون المرور بالحالة السائلة وهذا يسمى "التسامي"، أما تحول المادة السائلة إلى غازية فيسمى التبخر. أما البلازما فلا توجد تسميات شائعة لتغيرها.


1-الصلبة :

الذرات في المادة الصلبة تكون مترابطة وقريبة جداً، بحيث لا يُمكن تحريكها بسهولة، وهذا ما يجعلها صلبة. ولكن مع ذلك، الذرات في المادة الصلبة تتحرك باستمرار حتى لو لم يكن ذلك واضحاً، حيث أنها تهتز بشكل مستمر. ومن المُمكن معرفة ما إذا كانت المادة صلبة بمعاينة ما إذا كان لها شكل مُحدد، ففي حال كان لها شكل مُحدد لا يُمكن تغييره بسهولة فهي صلبة. وأيضاً يُمكن كسر المادة الصلبة بحيث لا تعود لشكلها الأصلي بيما يُمكن للغازات والسوائل العودة لأشكالهما الأصلية (وهذا رغم أن أشكالهم غير ثابتة). ومن أمثلة المواد الصلبة الصخر والخشب.



2-السائلة :
الذرات في المادة السائلة تكون مترابطة وقريبة من بعضها، لكنها تتدفق بحرية حول بعضها البعض. والفرق بينها وبين الحالة الصلبة هو قدرة الذرات على التدفق والحركة بحرية فيها. تملك المادة السائلة حجماً ثابتاً لا يتغير بسهولة. وهذا بالرغم من أن شكلها غير ثابت أبداً، وهو يعتمد على الوعاء الذي يحويها. وعلى عكس الغازات، تملك السوائل لزوجة. ومن الأمثلة على الحالة السائلة الماء.
                                                                                مدونة انطلاقة التعليمية
3-الغازية :
أقل حالات المادة ترابطاً هي الحالة الغازيّة. يُمكن أن تتحرك الذرات فيها بحرية تامة وفي أي اتجاه. وعلى عكس المواد الصلبة، الغاز لا يَملك شكلاً أو حتى حجماً محدداً، بالرغم من أن السوائل حتى تملك أحجاماً محددة. وبهذا فيُمكن بسهولة كبيرة ضغط الغاز في وعاء صغير. ومن أمثلته الهواء.

4- البلازما :
 هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء (أي أن الذرة تكون بروتونات ونيوترونات دون إلكترونات). على النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة. يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربائية تجعل البلازما موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. ومن أمثلة البلازما البرق وسطح الشمس.

5-الميوعة الفائقة:  
الميوعة الفائقة هي حالة من حالات المادة تأخذ فيها بعض السوائل خواصاً غريبة عن المألوف. اكتشفت هذه الحالة لأول مرة في الهيليوم السائل عند درجة حرارة 2.17 كلفن. وهي تظهر في النظيرين هيليوم-4 وهيليوم-3 حيث يختفي الاحتكاك الداخلي للسائل تماماً وتصل لزوجة السائل إلى الصفر. وبهذا لا تلتصق هذه السوائل بأي مادة، كما أنها تستطيع بشكل شديد الغرابة العبور عبر مواد تحجز السوائل العادية وتمنعها من التدفق، ومع ذلك فإن هذا لا يؤثر على سرعتها. وقد اكتشف هذه الحالة العلماء: "بيوتر كابيتسا" و"جون آلان" و"دون ميسينر" عام 1937.

6- المادة المضادة : إقرأ عنها في هذين  الموضوعين :


 المصدر : ويكبيديا -بتصرف.
 

5 التعليقات

شكرا



معلومات قيمة شكرا جزيلا

ضمن اية حالة تصنف الكهرباء

الكهرباء طاقة وليست مادة :)

لماذا تختلف المواد من صلبة الى سائلة الى غازية مع أنها تتكون من بناء كيميائي متشابه تقريبا اي لماذا نجد o2 على شكل غاز ونجد الحديد feبالشكل الصلب اي ماذا اختلف بالتركيب الكيميائي لكل عنصر ليصبح على ماهو عليه ارجو منك الإجابة مع التقدير