حالات المادة

المسألة هي أي شيء يشغل مساحة في عالمنا ؛ نحن مصنوعة من المسألة وتحيط بها دائما. جميع المواد مصنوعة من جزيئات صغيرة تسمى الذرات ، والتي يتم تنظيمها في الجدول الدوري. يحدد ترتيب هذه الجسيمات "الحالة" التي تكون فيها المسألة ؛ وهذا هو ، ما إذا كان الكائن هو صلب ، سائل ، أو غاز. ستعرف الأنشطة التالية الطلاب على خواص المادة وكيفية ترتيب الجزيئات في كل ولاية.

خصائص كل دولة

عرض النشاط

مفردات اللغه

عرض النشاط

كاتب المناقشة

عرض النشاط

قصة الجسيمات المائية

عرض النشاط

تغييرات الدولة

عرض النشاط

مقارنة و تباين

عرض النشاط

حالات الخلفية

المسألة تأتي في ثلاث حالات: الصلبة والسائلة أو الغاز . كل ولاية لها ترتيب مختلف للجسيمات ، والذي يسمح للجزيئات بالتحرك (أو لا تتحرك) ، وأحيانا يمكن لهذا الترتيب للجسيم أن يتغير ، ويغير حالة المادة. إضافة الطاقة الحرارية إلى نظام من الجزيئات يزيد من متوسط الطاقة الحركية. يمكن أن يؤدي انخفاض الطاقة الحركية إلى تقليل درجة حرارة النظام أو تغيير حالة النظام من الغاز إلى سائل أو سائل إلى مادة صلبة.

في الحالة الصلبة ، يتم ترتيب الجزيئات في نمط منتظم وهي قريبة جدًا من بعضها البعض. لا يمكنهم التحرك حول بعضهم البعض ، لكنهم يهتزون حول نقطة ثابتة. من الحالات الثلاث ، يكون للجسيمات الموجودة في المواد الصلبة أدنى طاقة حركية. عندما تحصل الجزيئات على طاقة حرارية أكثر (غالبًا عن طريق تسخينها) ، فإنها تهتز أكثر. بمجرد امتلاك الجسيمات للطاقة الكافية للتنقل فيما بينها ، تتغير الحالة من مادة صلبة إلى سائلة. تعتمد كمية الطاقة الحركية اللازمة لتغيير المادة الصلبة إلى سائل على تركيب المادة الصلبة و "نقطة انصهارها".

في السائل ، لا تزال الجسيمات قريبة جدًا من بعضها ، لكن لها ترتيب عشوائي. لا يزالون يهتزون ، لكن بإمكانهم تجاوز بعضهم البعض ، مما يسمح بتدفق السوائل. إن قدرة الجسيمات على التحرك هي أيضًا لماذا تملأ السوائل شكل أي حاوية موجودة فيها. إذا قمنا بتسخين هذه الجزيئات أكثر ، فإن الروابط بين الجسيمات تنكسر وتصبح غازًا.

ترتيب الجسيمات للغازات عشوائي وتنتشر الجسيمات. تحلق حولها ، تصطدم مع بعضها البعض وجانبي حاوياتهم. هناك مساحة كبيرة بين الجزيئات ، مما يعني أنه يمكن ضغط الغازات. وكلما زاد ضغطها ، زاد اصطدامها بحاوياتها وبعضها البعض. تصادم الجسيمات وغيرها من المواد تمارس قوة تعرف باسم الضغط .

يتأثر الضغط بعوامل مختلفة ، مثل درجة حرارة النظام وعدد الجسيمات وحجم الحاوية. يمكن أن يؤثر ضغط النظام على حالة الحالة. مع الضغط العالي ، هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة الحرارية لتتغير الجزيئات من الطور السائل إلى الطور الغازي. مع الضغط المنخفض العكس هو الصحيح. هناك حاجة إلى طاقة حرارية أقل لكي تتغير الجسيمات من الطور السائل إلى الطور الغازي.

المثال الأكثر شيوعًا لتعليم الطلاب عن حالات المادة هو H ₂ O ، أو الماء. هذه هي واحدة من المواد القليلة التي يمكن العثور عليها بشكل طبيعي على الأرض في جميع الولايات الثلاث. الماء لديه نقطة انصهار عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت ، 273.2 كلفن) ونقطة غليان 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت و 373.2 درجة مئوية). يستخدم الماء بشكل شائع لأن الطلاب لديهم خبرة في جميع الولايات الثلاث. يتم تصنيع الثلج والماء والبخار من نفس النوع من الجسيمات ، ولكن كل مادة تبدو وتشعر مختلفة تمامًا. الماء غريب جدا ، الجليد أقل كثافة من الماء والعوم الصلبة تطفو فوق السائل ، وهي خاصية ليست نموذجية للمواد الأخرى. سمحت هذه الخصوصية للكائنات الحية بالبقاء في الماء المعزول بواسطة الجليد والسماح للحياة بالتطور بالطريقة التي تعيش بها.

تستخدم الأنشطة في خطة الدرس هذه نموذج الكرة البسيط للجزيئات لشرح الجزيئات الأكثر تعقيدًا لتزويد الطلاب بقاعدة صلبة من الفهم. يتكون "جزيء" الماء بالفعل من ثلاث ذرات ، لكن معالجته كجسيم واحد يجعل من السهل فهمه عند وصف ترتيب الجزيئات. من المهم أن يكون الطلاب قادرين على تحديد مادة نقية كمادة مصنوعة من نوع واحد من الذرة أو الجزيء.

الأسئلة الشائعة حول حالات المادة

ما هي الحالات الثلاث الرئيسية للمادة وكيف تختلف؟

الحالات الثلاثة الرئيسية للمادة هي صلبة، سائلة، وغازية. الصلبات تحتوي على جزيئات مكتظة بنمط منتظم، والمحاليل تحتوي على جزيئات مرتبة عشوائيًا ويمكنها التحرك فوق بعضها البعض، والغازات تحتوي على جزيئات متباعدة وتتحرك بسرعة. لكل حالة خصائص فريدة تعتمد على ترتيب الجزيئات وحركتها.

كيف تغير إضافة الطاقة الحرارية حالة المادة؟

إضافة طاقة حرارية إلى المادة تزيد من حركة الجزيئات (الطاقة الحركية). عندما يتم إضافة طاقة كافية، يمكن للمواد الصلبة أن تذوب إلى سوائل، والسوائل تتبخر إلى غازات. إزالة الطاقة يعكس هذه التغييرات، مما يجعل الغازات تتكاثف، والسوائل تتجمد.

لماذا يطفو الثلج على الماء ولماذا هذا مهم؟

الثلج يطفو على الماء لأنه أقل كثافة من الماء السائل. تخلق هذه الخاصية فاصلًا عازلًا على البحيرات والبرك، مما يسمح للكائنات المائية بالبقاء على قيد الحياة أسفل السطح حتى في ظروف التجمد.

ما هو الضغط في الغازات وكيف يؤثر على حالة المادة؟

الضغط في الغازات هو القوة التي تمارسها الجزيئات عند تصادمها مع الحاوية ومع بعضها البعض. يمكن أن يتطلب ضغط أعلى طاقة حرارية أكثر لكي يتحول السائل إلى غاز، بينما يجعل الضغط المنخفض من السهل على الجزيئات تغيير حالتها.

ما هو المادة النقية وكيف تشرحها للطلاب؟

المادة النقية تتكون من نوع واحد فقط من الذرات أو الجزيئات. لمساعدة الطلاب على الفهم، استخدم أمثلة مثل الماء (H₂O) أو الأكسجين (O₂)، مع التأكيد على أن جميع الجزيئات متطابقة في المادة النقية.