ماذا يحدث لمعظم المواد عند تسخينها؟ سؤال سنجيب عليه على موقعنا اليوم ، حيث يمكن تعريف الحرارة على أنها شكل من أشكال الطاقة والحرارة تنتقل من جسم أعلى في درجة الحرارة إلى جسم آخر أقل درجة حرارة ، وما تحت درجة الحرارة هو قياس مدى سخونة أو برودة مادة ما ، لأن الحرارة لها تأثير كبير على العديد من المواد أو الأشخاص والكائنات الحية.
عندما تنتقل الحرارة إلى الجسم ، تزداد درجة حرارته ، سواء كان جسمًا صلبًا أو سائلًا أو غازيًا ، وغالبًا ما تسبب الحرارة تغيرات في المادة ويمكن أن تحولها إلى حالة مختلفة. لذلك دعونا نتعلم ا حول ما يحدث لمعظم المواد عند تسخينها.
ماذا يحدث لمعظم المواد عند تسخينها؟
- قبل أن نعرف ما يحدث لمعظم المواد عند تسخينها ، نحتاج إلى معرفة حالات المادة الرئيسية ، أي الغاز والصلب والسائل. ك أيضًا شرط آخر لا يتم تداوله عادة وهو البلازما.
- إنها تشبه الغازات التي ليس لها شكل محدد أو حجم واضح ، ويمكن أن نجدها في حالات أخرى أيضًا ، مثل البلورات السائلة ، وهي حالة وسيطة بين الحالة الصلبة والسائلة.
- تتميز المادة الصلبة بأن لها حجمًا وشكلًا معينين ، ومن أمثلة ذلك الجليد ، كما أن للمادة السائلة حجمًا معينًا ، ولكن يمكن أن يكون ك تغيير في حالتها كما هو الحال مع الماء. ، لكن الغاز هو حالة من حالات المادة التي ليس لها شكل أو حجم محدد.
- يمكن تلخيص كل هذه الحالات في مثال واحد ، وهو تأثير الحرارة على الجليد ، والذي ينتقل من مادة صلبة إلى سائل ، وعند التعرض المستمر للحرارة ، إلى الحالة الغازية ، وهي بخار الماء.
من التفاصيل انظر
كيف تؤثر التسخين على المواد؟
- سنتحدث أولاً عما يحدث لمعظم المواد عند تسخينها ثم سنتحدث عن تأثير الحرارة على كل منها. عند ذكر مصطلح الحرارة ، فإن ما يتبادر إلى الذهن هو تأثير درجات الحرارة المرتفعة على الحالات الرئيسية للمادة ، وهي الحالات الصلبة والغازية والسائلة.
- لكنها تشمل أيضًا درجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة ، حيث تعلمنا في العلم أن المواد الصلبة يمكن أن تتمدد في درجات حرارة عالية وتتقلص في درجات حرارة منخفضة.
- نظرًا لأن المادة في حالة التجميد يمكن أن تنتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ، ومن الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، فإن الانكماش أو الانكماش يعني تقليل حجم المادة أو تقليل المساحة التي تكون فيها المادة الصلبة يشار إلى التجويف والمواد التي تحترق بسرعة في الهواء على أنها قابلة للاشتعال أو قابلة للاشتعال.
- بما في ذلك البنزين والفحم والخشب والمواد التي لا يمكن حرقها ، يشار إليها على أنها مواد غير قابلة للاحتراق ، بما في ذلك المعادن والأحجار. ومع ذلك ، عند تعرضها لحرارة قوية ، ك تغيير في حالتها ، أي أن ك تحولًا لمادة صلبة إلى مادة سائلة ، ومن مادة سائلة إلى غاز.
الأول هو تأثير الحرارة على المواد الصلبة
- عندما تتعرض مادة صلبة لحرارة عالية ، فك نوع من إضعاف قوى الجذب بين جزيئات المادة الصلبة المسؤولة عن شكلها الصلب. .
- هذا هو تحويل المواد الصلبة إلى مواد سائلة من خلال عملية الانصهار ، حيث تسمى درجة الحرارة التي تصل إليها المادة الصلبة نتيجة الاندماج نقطة الانصهار وتختلف درجة الانصهار من مادة إلى أخرى.
- على سبيل المثال ، نظرًا لأن كل مادة من المواد الفولاذية لها نقطة انصهار مختلفة عن المواد الأخرى ، فإن نقطة انصهار الجليد تختلف عن الدرجة المطلوبة لصهر الحديد ، الأمر الذي يتطلب درجة حرارة أعلى.
- لنأخذ مثالاً توضيحيًا على سبيل المثال ، درجة ذوبان الثلج هي صفر درجة مئوية ، وتبقى هذه الدرجة ثابتة أثناء عملية التحول حتى نهاية عملية الذوبان ، عندما نجد ثلجًا على شكل مادة سائلة ، والتي يسمى مرحلة انتقالية.
- حيث تضعف الروابط بين الجزيئات وتصبح قوى الجذب بينها صفراً ، تتحول إلى مادة سائلة وبعد ارتفاع تدريجي في درجة الحرارة تبدأ في الذوبان.
- ومع زيادة الحرارة أكثر ، تبدأ في الغليان ، ومع استمرار تعرضها للحرارة ، تتحول إلى حالة غازية ، أو بخار ماء.
- تأثير آخر للحرارة على الأجسام هو عملية التمدد ، حيث يوجد تحول في درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة طاقة الجسيمات المهتزة التي تشكل المواد الصلبة.
- وهذا يؤدي إلى زيادة متوسط المسافة بين الجسيمات وتغير في أبعاد المادة ، وهو ما يمكن رؤيته بالعين المجردة ويعرف بظاهرة التمدد الحراري.
- ك اختلاف في مقدار تمدد المواد الصلبة اعتمادًا على نوع المادة ، اعتمادًا على قوى التماسك بين ذراتها أو جزيئاتها. يمكن أن تكون كمية التمدد صغيرة بالنسبة لبعض المواد عند تعرضها للحرارة.
- خاصة عند مقارنتها بالمواد السائلة والغازية ، حيث أن قوى الترابط بين جزيئات المواد الصلبة أكبر من القوى بين جزيئات المادة السائلة ولا توجد مثل هذه الروابط بين ذرات المواد الغازية.
من التفاصيل انظر
ثانيًا ، تأثير الحرارة على المادة الغازية
- تتأثر المواد الغازية بارتفاع درجة الحرارة ، ولكن بحجم ثابت ، حيث أن جزيئات الغاز لديها طاقة أكبر من جزيئات المواد الأخرى عند تعرضها لدرجة حرارة منخفضة ، حيث أن ك تسارعًا بين الجزيئات في الفراغ الذي تشغله قادمًا يزيد من معدل الاصطدام بين بعضها البعض في الثانية ، مما يزيد الضغط على الوعاء الموجود فيه.
- نظرًا لوجود علاقة مباشرة بين حالة الغاز ودرجة الحرارة والضغط عندما يكون الحجم ثابتًا ، يرتفع الضغط مع ارتفاع درجة حرارة الغاز ، وعلى العكس من ذلك ، ينخفض الضغط مع انخفاض درجة الحرارة.
- إذا لم يكن الحجم ثابتًا ، يمكن للجسيمات أن تتحرك بسرعة ، مما يجعلها تبتعد عن بعضها البعض ، وبالتالي تصبح المسافات بينها أكبر ، مما يؤدي إلى شغل مساحة أكبر وزيادة حجمها.
- لذلك وصفنا العلاقة بين حجم الغاز وتعرضه للحرارة كوصلة مباشرة ، حيث يزداد حجمه مع التعرض للحرارة ومع انخفاض درجة الحرارة تقل طاقة الجزيئات وبالتالي تكون المسافات بينها أصغر وبالتالي ك انخفاض في حجم الغاز.
ثالثًا ، تأثير الحرارة على المواد السائلة
- تتمدد معظم السوائل عند تعرضها للحرارة وتتقلص عندما تنخفض درجة الحرارة التي تتعرض لها. ك بعض المقاييس التي تم اختراعها لقياس درجة حرارة السوائل ، لذلك لا يمكن الاعتماد فقط على حاسة اللمس لتقدير درجة الحرارة.
- من الأمثلة على الأجهزة التي تستخدم السوائل لقياس درجة الحرارة مقياس الحرارة ، والذي يعتمد على وجود الكحول أو الزئبق لينقبض عند البرودة ويتمدد عندما يكون ساخنًا.
- من ناحية أخرى ، عند قياس درجة حرارة الجسم ، يجب وضع الترمومتر في الكحول للتنظيف ثم رجّه جيدًا حتى يعود الزئبق المستخدم في الترمومتر إلى خزانه ويوضع تحت اللسان لأخذ درجة الحرارة.