شرح حالات المادة الثلاث للأطفال يبدأ بما نلاحظه: شكل الجسم والحيز الذي يشغله. الصلب والسائل والغاز حالات شائعة، والهواء أيضًا مادة لها كتلة وتشغل حيزًا. [1]
كيف نفرق بين الصلب والسائل والغاز؟
في المقارنة البسيطة، يحتفظ الصلب بشكله وحجمه، ويأخذ السائل شكل الوعاء مع بقاء حجمه تقريبًا، بينما يملأ الغاز الوعاء ويأخذ شكله وحجمه. [1]
تخيل قطعة بناء موضوعة في صندوق واسع. هل تكبر حتى تملأ الصندوق؟ لا. الآن تخيل ماءً في كأس؛ سطحه قد يرتفع في كأس ضيق وينخفض في كأس واسع. اختلاف مستوى الماء لا يخبرنا وحده بأن كميته زادت.
اسأل سؤالين بدل سؤال واحد: هل تغير الشكل؟ وهل تغير الحجم؟ قد تكون الإجابة «نعم» عن الأول و«لا» عن الثاني.
ماذا تبين نماذج الجسيمات؟
جسيمات الصلب متقاربة وتهتز حول مواضعها. وفي السائل تتقارب أيضًا، لكنها تتحرك ويتجاوز بعضها بعضًا. وفي الغاز تتباعد أكثر وتتحرك باستمرار. [2]
الدوائر في الرسم وسيلة للفهم. كبر الدائرة على الشاشة لا يعني أن الجسيم كبر، ولا يمثل عددها الصغير كل ما يوجد في الجسم.
لعبة قراءة للرسم: أي نافذة تبين حركة بين جسيمات متباعدة؟ نافذة الغاز. وأي نافذة تجمع التقارب مع حركة تسمح بالانسياب؟ نافذة السائل. حاول تفسير اختيارك بكلمتين: المسافة والحركة.
الماء في وعاءين: الشكل يختلف
في مثال ورقي، ننقل 150mL من الماء من وعاء ضيق إلى آخر واسع، دون فقدان ماء أو تغير الظروف. اخترنا وعاءين مستقيمي الجوانب ولهما مساحتا قاعدة 25cm² و 50cm².
لتمثيل الحجم نفسه، جعلنا الارتفاع في الرسم الأول 6cm والثاني 3cm: 25×6=150 و 50×3=150. اختلف عرض الماء وارتفاعه، بينما مثل الرسمان الحجم نفسه.
إذا قال زميلك «الوعاء الواسع يحتوي ماءً أقل لأن سطحه أخفض»، فأشر إلى القاعدة أيضًا. الارتفاع وحده ليس الحجم؛ هذا هو السؤال الذي يساعدنا الرسم على فهمه.
هل تتغير حالة المادة؟
من تغيرات الحالة الانصهار والتجمد والتبخر والتكاثف. ويمكن لجزيئات الماء أن تغادر السائل قبل بلوغ الغليان؛ التبخر لا يبدأ فقط عند الغليان. [3]
التغير بين هذه الحالات لا يعني أن جزيء الماء صار مادة أخرى. [3] عندما تسأل عن ماء اختفى من سطح، فكر أولًا في انتقاله إلى الهواء، ولا تقل إن المادة صارت عدمًا.
ولسؤال أخير: هل كل ما ينسكب سائل؟ لا؛ الرمل مجموعة حبيبات صلبة يمكن سكبها. [1] افحص الحبيبات بدل الاعتماد على حركة المجموع وحدها.
هذه ثلاث حالات شائعة، وليست كل الحالات المعروفة؛ توجد البلازما أيضًا. [1] يكفي هنا أن تتعلم المقارنة الصحيحة بين الشكل والحجم والحركة.
المصادر ومتابعة القراءة
- OpenStax: حالات المادة والشكل والحجم (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
- الجمعية الكيميائية الأمريكية: جسيمات الصلب والسائل والغاز (يفتح في نافذة جديدة)acs.org
- OpenStax: تغيرات الحالة والتبخر (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.