ماذا يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها

ماذا يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها

تتمدد ..


عند تسخين المواد تتمددد .

تعرض المادة ل الحرارة

تختلف



خصائص المادة



إذا ما تعرضت

للحرارة والتي تعد واحدة من أهم أشكال الطاقة التي تدفق من الجسم عند تعرضه لدرجة حرارة أعلى إلى الجسم عند التعرض لدرجة حرارة منخفضة، حيث تعد درجة الحرارة هي المقياس حول درجة حرارة أو برودة أحد المواد، إذ يتم نقل الحرارة عن طريق عمليات تعرف بالإشعاع، أو الحمل، أو الإنتاج. [1]

تأثيرات الطاقة الحرارية على المواد

يمكن أن يتم استخدام النظرية الحركية لفهم


حالات المادة وخصائص كل حالة


لها وهو ما يمكن من خلاله شرح كيفية تبادل كل من المواد الصلبة والمواد السوائل وكذلك الغازات نتيجة لزيادة أو نقصان الطاقة الحرارية، وحينما


يتم تسخين أحد الأجسام، فإن حركة الجسيمات تزداد بمعنى أن تلك الجسيمات اصبح أكثر نشاطًا،


إذا ما تم تبريده، إذ أن حركة الجسيمات تقل لأنها تفقد ما بها من طاقة [2]، حيث تقوم




الطاقة الحرارية بإنتاج الكثير من التأثيرات بالمواد والكائنات الحية، وتتنوع آثار الطاقة الحرارية كما في التالي: [1]

حينما يتم توفير الحرارة لأحد الأجسام، فإن درجة حرارته تبدأ في الارتفاع خاصةً حينما يتم منح جسم مادي صلب كان أم سائل أو غاز طاقة حرارية فإن درجة حرارته تزداد، في حين أنه حينما يعطي ذلك الجسم الساخن طاقة حرارية فإن درجة حرارته تنخفض.

قد ينتج عن الطاقة الحرارية حدوث بعض التغييرات الكيميائية في أحد المواد حينما يتم تسخين المواد، إذ تقوم الطاقة الحرارية بتكسير الروابط الأصلية فيما بين العناصر ومن ثم تتكون المنتجات الجديدة ذات الروابط الجديدة وفي مثال على ذلك يذكر أنه إذا ما تم تسخين الرخام (كربونات الكالسيوم)، فإنه يتحول إلى ثاني أكسيد الكربون وأكسيد الكالسيوم.

قد يحدث أن تشتعل النيران في جسم إذا ما تم تسخينه بدرجة كافية وكان ذلك الجسم قابل للاشتعال، إذ إن حرق المواد بالهواء أو الأكسجين وقت التسخين مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة الضوئية أو الطاقة الحرارية يعرف بالاحتراق، ويطلق على المواد التي تحترق بسهولة بالهواء اسم المواد القابلة للاشتعال أو للاحتراق، مثل البنزين والفحم والخشب، وما إلى ذلك، في حين تعرف المواد التي لا تحترق في الهواء بسهولة اسم المواد غير القابلة للاحتراق، ومن أمثلتها المعادن والحجر والزجاج، وغيرها.

حينما يتم التسخين قد يحدث تغيير بالحالة، حيث إنها قد تتحول من مادة صلبة إلى سائلة، كما وقد يتحول السائل إلى غاز، وذلك مثلما يحدث إذا ما تم تسخين الثلج (صلب)، فإنه يغير من الحالة الصلبة إلى ماء (سائل)، وإذا تم تسخين ذلك الماء يتحول إلى بخار ماء (غاز)، وعلى خلاف ذلك حينما يفقد الغاز الطاقة الحرارية فإنه يتحول إلى سائل وحين منحه المزيد من التبريد يتجمد إلى مادة صلبة.

عندما يتم إمداد الجسم بالحرارة فإنه يتمدد بمعنى أن هناك تغير يلحق بأبعاده، مثل أن تتوسع أجسام المواد عند التسخين وتتقلص عند التبريد، وتُعرف العملية التي تتوسع نتيجة لها مادة في حالة معينة عند امتصاص الطاقة الحرارية بالتمدد الحراري.

ماذا يحدث لجزيئات المادة الصلبة عند تسخينها

ماذا يحدث عندما يتساوى عدد الجزيئات في مادة ما في مكانين




،



هو أحد ما يتم تداوله من أسئلة حول المواد ولما لها من جزيئات، كما يتم تلبحث حول ما يحدث لجزيئات المواد الصلبة في حالة التسخين و

تلك العملية بالذوبان وهو ما يحدث في المواد الصلبة، حيث تتجمع عوامل الجذب القوية معًا بين الجزيئات بإحكام، على الرغم من أنها تهتز ، فإن ذلك لا يكفي لكي يتم تعطيل الهيكل.

وحينما يتم تسخين مادة صلبة، فإن الجسيمات تكتسب الطاقة وتبدأ في الاهتزاز بطريقة أسرع، وفي البداية يضعف الهيكل بشكل تدريجي مما يترتب عليه توسيع المادة الصلبة، وبالتالي توفير المزيد من التسخين والمزيد من الطاقة إلى أن تبدأ الجزيئات بالتحرر من الهيكل، وعلى الرغم من أن الجسيمات تظل مترابطة بطريقة فضفاضة ولكنها تبقى قادرة على التحرك، وفي تلك المرحلة تذوب المادة الصلبة لكي يتكون السائل. [2]

أما عن الجسيمات الموجودة بالسائل هي ذاتها الموجودة بالمادة الصلبة ولكنها تمتلك طاقة أكبر، ولكي يتم إذابة الطاقة الصلبة للتغلب على عوامل الجذب فيما بين الجزيئات والسماح لها بالانفصال عن بعضها، يتم توفير الطاقة وقت تسخين المادة الصلبة، وتعرف درجة الحرارة التي يذوب الشيء عندها بـ”نقطة الانصهار” أو درجة حرارة الانصهار، بدرجة حرارة الغرفة، وتكون المادة صلبة أو سائلة أو غازية وفق درجة حرارة انصهارها.

من المحتمل أن يكون أي شيء في درجة حرارة انصهار أعلى من عشرين درجة مئوية تقريباً صلبًا في ظل الظروف العادية، أما المواد ذات درجات حرارة الانصهار تختلف على نطاق واسع مثل الزئبق الأقل من تسعة وثلاثون درجة مئوية، والثلج عند صفر درجة مئوية، والملح عند ألف واحد وثمانون درجة مئوية ، والألمنيوم عند ستمائة وستون درجة مئوية ، والصلب عند ألف خمسمائة خمسة وثلاثون درجة مئوية،




إذ أن المواد اليومية الاستخدام مثل الشمع، والزبدة، والثلج والزبدة لها درجات حرارة انصهار مختلفة، والجدير بالذكر أن الجليد يذوب في درجة حرارة الغرفة لأن الهواء المحيط به يكون أكثر دفئًا من الجليد ودرجة حرارة أعلى من درجة حرارة الانصهار. [2]

ماذا يحدث لجزيئات المادة السائلة عند تسخينها

إن بعض الجسيمات تحتوي داخل السائل على طاقة أكثر من غيرها، وقد يكون لتلك الجسيمات  طاقة تكفي للهروب من سطح السائل مثل الغاز أو البخار، وتسمى تلك العملية بالتبخر وغالباً ما يتم ملاحظة نتيجة التبخر حين تجفيف البرك أو الملابس.

يحدث التبخر بدرجة حرارة الغرفة التي عادةً ما تكون أقل كثيراً من درجة غليان السائل، كما يحدث التبخر من سطح السائل كلما ارتفعت درجة الحرارة يزداد معدل التبخر، كما يساعد التبخر بالظروف الصعبة على إزالة جزيئات البخار من السائل وبذلك يتمكن المزيد من الهرب.

ليس من السهل أن يتم رؤية جزيئات الماء بالهواء، وكذلك يحدث التبخر بعدد من المواقف المختلفة مثل التبخر من بركة أو وعاء من الماء إذ تتغير كمية السائل بطريقة واضحة، إلى المواقف التي يكون بها السائل أقل وضوحًا، مثل تجفيف الملابس أو




التي لا يكون السائل فيها واضحًا على الإطلاق، مثل تجفيف الخبز.

ومن المضاعفات الأخرى أن التبخر قد يكون لمذيب من محلول مثل تبخر الماء المالح ليترك الملح، تلك التجارب مختلفة تمامًا ولكنها كلها تعبر عن التبخر، كما قد يشمل التبخر سوائل غير الماء مثل معطرات الجو والبنزين والعطور والبنزين، ومن الممكن أن يتم استخدام نموذج الجسيمات من أجل شرح كيفية اكتشاف الروائح على بعد مسافة من مصدرها. [2]