“اشرح الفرق بين عمليتي الذوبان والتجميد” سؤال علمي يُطرح على طلاب السنة الثانية الثانوية في المملكة العربية السعودية لتحفيز عقولهم. من المهم جدًا معرفة الفرق بين هاتين العمليتين من الناحية المفاهيمية ومن حيث الخصائص.
عمليات الذوبان والتجميد هي أشكال من حالات المادة الثلاث ، وهاتان العمليتان تحدثان في وقت واحد بأشكال وطرق مختلفة كل يوم ، لذلك نجدها في عمليات تشكيل المعادن ، وعمليات حفظ الطعام بالإضافة إلى عملية الطهي المنزلي ، ومن خلال سوف نجيب على مشكلة معرفة الفرق بين الذوبان وشرح عمليات التجميد باستخدام المفهوم والعوامل المؤثرة عليها ، وكذلك أشكال حالات المادة الأربع وفرضية بوز آينشتاين.
اشرح الفرق بين عملية الذوبان والتجميد
ك اختلافات كثيرة بين عمليتي الصهر والتجميد ، لكنهما يتفقان على عدة نقاط وهي
- تعتمد عمليات الذوبان والتجميد بشكل كبير على العوامل الخارجية.
- العمليتان متشابهتان من حيث أنهما يمكن عكسهما إلى الحالة الأولية للمادة.
- الذوبان والتجميد متشابهان من حيث أنهما عمليتان مادية للتغيير ، لذلك لا يتم إنشاء مادة جديدة.
- إنهما متشابهان من حيث أنهما عمليتان تنتقل فيهما المادة من مرحلة إلى أخرى.
الاختلافات بين عمليتي الصهر والتجميد هي
|
الاندماج |
مضاد للتجمد |
| هذه هي عملية التغيير التدريجي لحالة المادة من مادة صلبة إلى سائلة عن طريق امتصاص الحرارة. | هي عملية تغيير حالة المادة تدريجيًا من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عن طريق إطلاق الحرارة من المادة. |
| نقطة انصهار المادة هي درجة الحرارة التي تتغير فيها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. | نقطة تجمد المادة هي درجة الحرارة التي تتغير فيها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة من خلال إطلاق الحرارة. |
| تتطلب عملية الاندماج حرارة من مصدر خارجي لتحويلها من مادة صلبة إلى سائلة | تتطلب عملية التجميد إزالة الحرارة لتغيير حالة المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. |
| يزداد حجم المادة عادة أثناء عملية الذوبان. | أثناء عملية التصلب ، تتقلص المادة عادة. |
| أثناء عملية الاندماج ، تزداد الحرارة المخزنة داخل المادة. | أثناء عملية التجميد ، تقل الحرارة المخزنة في المادة. |
| أمثلة على عمليات الاندماج
صهر خام الحديد. تحول الثلج إلى ماء. أصبح الشمع الصلب شمعًا سائلًا. |
أمثلة على عملية التجميد
تحول الماء إلى جليد. تحول الشمع السائل إلى شمع صلب. |
عملية الانصهار
يُعرَّف الاندماج بأنه عملية تحويل مادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة من خلال امتصاص المادة للحرارة. يقاس بالجول لكل كيلوغرام. تتأثر عملية الاندماج بعدد من العوامل. يسمى
- ضغط جوي كلما ارتفعت درجة حرارة الضغط الجوي ، زادت نقطة الانصهار. من هذا نستنتج أن عملية الاندماج تتطلب درجات حرارة عالية.
- نقاء المواد عندما تتكون المادة من عنصر واحد فقط ، تكون عملية الاندماج سهلة ومتجانسة ، على عكس عندما تتكون المادة من أكثر من عنصر وكل عنصر له نقطة انصهار محددة ، مما يؤدي إلى عدم التجانس وصعوبات في تنفيذ عملية الاندماج. وقد ساعد هذا العلماء بشكل كبير في التعرف على المواد النقية من خلال عملية الاندماج.
عملية التجميد
يُعرَّف تعريف التجميد بأنه عملية تحويل مادة من حالة سائلة إلى حالة صلبة عن طريق إطلاق الحرارة. تهدف هذه العملية إلى تقريب جزيئات المادة في الحالة السائلة من بعضها البعض للعودة إلى حالتها الصلبة مرة أخرى ، تتأثر عملية التجميد بنقاء المادة. لذلك إذا كانت المادة مكونة من عنصر واحد ، فستكون عملية التجميد أسرع ، ولكن إذا كانت تتكون من العديد من العناصر ، فستتم عملية التجميد في درجات حرارة مختلفة وستستغرق وقتًا أطول قليلاً.
ما هي الشروط الموجودة؟
تعبر حالة المادة عن الحالة التي توجد فيها جسيمات المادة ، حيث تتغير حالة المادة إما فيزيائيًا أو كيميائيًا ، وتتكون حالات المادة من ثلاث حالات أساسية وحالة رابعة لا تُستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية. وتختلف الحالات باختلاف ارتفاع درجات الحرارة وانخفاضها ، وهذه الحالات هي
الحالة الصلبة
أهم خصائص المادة الصلبة هي
- في الحالة الصلبة ، يبقى شكل المادة دون تغيير.
- المادة في الحالة الصلبة لها كثافة عالية.
- الجسيمات الصلبة مستقرة ولا تنتقل من بيئة إلى أخرى.
- التباعد بين جزيئات المادة الصلبة يكاد يكون معدومًا ولا يحتوي على فراغات.
- لا يتأثر شكل أو حالة المادة الصلبة عند تعرضها للضغط الخارجي لمادة صلبة أخرى.
- تُحدث الجسيمات في المادة الصلبة حركات اهتزازية صغيرة.
- الجسيمات الصلبة لا تتحرك باستمرار.
الحالة السائلة
أهم خصائص الحالة السائلة
- يتغير شكل المادة في الحالة السائلة اعتمادًا على شكل الحاوية التي توجد فيها.
- كثافة المادة في الحالة السائلة عالية نسبيًا.
- جزيئات المادة غير مستقرة في حالتها السائلة.
- توجد مسافات بين جزيئات المادة السائلة.
- لا يتم ترتيب جزيئات السائل بترتيب منتظم.
- التماسك بين جزيئات السائل منخفض جدًا.
- تعتمد قابلية الطفو في السائل على الوزن المتساوي للسائل الذي يطفو فيه.
الحالة الغازية
الخصائص الغازية
- المادة في الحالة الغازية ليس لها شكل محدد.
- تنتشر جزيئات المادة في الحالة الغازية بسرعة ، حتى تتمكن من ملء أي مكان ، بغض النظر عن حجمه أو شكله.
- تتحرك جزيئات المادة في الحالة الغازية بسرعة كبيرة في اتجاهات عديدة.
- توجد مسافات كبيرة بين جزيئات المادة الغازية تتخللها تجاويف.
- كثافة المادة في الحالة الغازية منخفضة.
- يمكن ضغط المادة في الحالة الغازية.
الدولة plasmonic
خصائص حالة البلازما
- هذه الحالة هي غاز مؤين.
- حالة البلازما موجودة في الطبيعة.
- لا يمكن للجسيمات في حالة البلازما أن تبقى في حالة مستقرة خلال فترة من الزمن.
- تظهر المادة في حالة البلازما كجسيمات مشحونة.
- الغازات الموجودة في حالة البلازما هي (XenonHeliumNeonRadon).
- في حالة البلازما ، توجد إلكترونات حرة غير مرتبطة بأي ذرة أو جزيء معين.
- المادة في حالة البلازما لها طاقة حركية عالية.
مكثف بوزآينشتاين
يحدث تكاثف بوزآينشتاين من الحالات المختلفة لأشكال المادة. في هذه الحالة ، يتم تبريد بعض الذرات لتصل إلى درجة حرارة الصفر المطلق. عندما يتحقق ذلك ، تفقد الذرات طاقتها وبالتالي لا يمكنها الحركة ، لذلك تبدأ في التكثيف معًا بحيث تتطابق في الشكل والموضوع بطريقة تجعل من الصعب تمييزها عن بعضها البعض ، لذلك تبدأ هذه الذرات في التكثيف. يتم التعامل مع الذرات على أنها ذرة واحدة.
اقترح العالم بوز نظريًا هذه الفكرة على ألبرت أينشتاين ، وبعد عدة أبحاث وتجارب ، رأى أينشتاين إمكانية تطبيق تجربة تكثيف الذرات على الضوء ؛ هذا لأنه عندما تبرد الذرات لتصل إلى درجة حرارة الصفر المطلق ، تنخفض طاقتها حتى تفقد خصائصها وتصبح متشابهة مع بعضها البعض ، مما يجعلها غير قابلة للتمييز عن الذرات الأخرى.