אנו מסבירים מהו המצב המוצק ומהם המאפיינים הפיזיקליים של מצב החומר הזה. דוגמאות למוצקים.
מהו המצב המוצק?
מצב מוצק נקרא אחת מארבע הצורות החיוניות שבהן מוצג החומר, יחד עם ה נוזל, ה סודה וה פלזמטי. צורות אלו נקראות מצבי צבירה של חומר.
חומר במצב מוצק (או פשוט מוצק) מאופיין בסידור מסוים שלו חלקיקים, מבוסס על קישורים מאוד נוקשים וחזקים, מה שמתורגם למבנה פיזי מוגדר היטב. זה מתרחש עקב כוחות הלכידות בין החלקיקים, האחראים על שמירת הצורה וה- כרך מוצק, ולתת לו מרווח מסוים של קשיות ו סיבולת.
עם זאת, ניתן להתגבר על כוחות אלו באמצעות תהליכים פיזיקליים של שינוי פאזה, יכולת להפוך מוצק לנוזל או לגז. תהליכים כאלה נקראים:
- היתוך. תהליך פיזי המורכב מיישום חוֹם למוצק כדי להגדיל את שלך טֶמפֶּרָטוּרָה עד שתגיע אל שלך נקודת המסה (טמפרטורה שבה המוצק עובר למצב נוזלי, בטמפרטורה זו המוצק והנוזל מתקיימים במקביל בשיווי משקל תרמודינמי). כאשר הטמפרטורה עולה על נקודה זו, האנרגיה של המוצק עולה מספיק כדי לשבור את הלכידות בין חלקיקיו וגורמת לשינוי הפאזה. ההתכה תלויה גם בלחץ שאליו נתון המוצק.
- הַאֲצָלָה. תהליך פיזיקלי שבו מוצק מסוים עובר ישירות לשלב הגז, מבלי לעבור קודם דרך השלב הנוזלי. ניתן להשיג זאת על ידי מניפולציה של תנאי הטמפרטורה ו לַחַץ במיוחד עבור כל מוצק, ובכך להימנע ממעבר לשלב הנוזלי לפני ההגעה לאדים. דוגמה לכך היא סובלימציה של יוד מוצק (I), שבו נוצר גז בצבע סגול.
מאפיינים פיזיים של מצב מוצק
לחומר במצב מוצק יש את המאפיינים הבאים:
- קְשִׁיחוּת. באופן כללי, חומר מוצק מתנגד לדפורמציה. לדוגמא: קינקים, קינקים, פיצולים. רק אם מתגברים על התנגדותם, המוצקים משנים את צורתם (לתמיד או זמנית, בהתאם לגמישותם).
- חוסר דחיסה. שלא כמו גזים ונוזלים, לא ניתן לדחוס מוצקים, כלומר, החלקיקים שלהם כבר לא יכולים להיות ביחד. במקום זאת, כאשר הם נתונים לכוחות דחיסה קיצוניים, הם נוטים להישבר או להתפרק לחתיכות קטנות יותר.
- קַשִׁיוּת. באופן כללי, מוצקים עמידים בפני חדירת מוצקים אחרים, אפילו לשריטות פני השטח שלהם. זה ידוע בתור קשיות, החוזק הפיזי נגד פעולתם של מוצקים אחרים. החומר הקשה ביותר הידוע הוא יהלום.
- שְׁבִירוּת. ניתן לשבור מוצקים לחתיכות קטנות יותר.
- גְמִישׁוּת. בניגוד לשבירות ולקשיות, גמישות היא היכולת של מוצקים מסוימים לעבור דפורמציה רגעית, תחת פעולת כוח, ואז לחזור לצורתם המקורית לאחר סיום פעולת הכוח האמור. לחומרים אלסטיים יש זיכרון צורה המאפשר להם לחזור למצבם הקודם.
- צפיפות גבוהה. לרוב המוצקים יש א צְפִיפוּת גבוה יחסית מכיוון שהחלקיקים המרכיבים אותם קרובים מאוד זה לזה.
- גְמִישׁוּת. לחלק מהגופים המוצקים יש את היכולת לעבוד על ידי דפורמציה. בשל תכונה זו, ניתן להשיג יריעות דקות של חומר מבלי להישבר.
- צורה מוגדרת. בהיותם קשיחים, למוצקים יש צורות מוגדרות ואינם זורמים כמו נוזלים וגזים.
דוגמאות למצב מוצק
כמה דוגמאות לחומר במצב מוצק הן:
- המתכות. למעט כספית (Hg), מתכות בטמפרטורת החדר שומרות על מוצקותן וקשיותן עקב קישורי מתכת בין שלו אטומים. עם זאת, אם ניתן להם מספיק חום (כמו במחושות או בבתי יציקה), מתכות זורמות כמו נוזלים ויכולות ללבוש צורות אחרות.
- הקרח. מים נוזליים, כשהם מביאים לנקודת הקיפאון, כלומר, כשהם נסוגים אנרגיה קלורית עד שהוא מגיע ל-0 ºC הוא מתגבש והופך לקרח, חומר שקוף ומוצק.
- האבנים. מורכבות ממינרלים ויסודות גירניים או משקעים, האבנים שאנו מוצאים בכל דרך הן הדוגמה המובהקת ביותר למוצקות אפשרית על פני כדור הארץ.
- הבטון. תוצאה של איחוד חומרים כמו חצץ, מים ומלט באבקה, תחילה כמשחה רטובה ולאחר מכן כחומר קשה במיוחד בעת הייבוש, הוא משמש מדי יום ב תַעֲשִׂיָה של הבנייה.
- העצמות. מינרל עם סידן שנלקח מהתזונה שלנו, מעצמות הגוף שלנו או מגוף כל בעל חוליות הם אלו שמספקים את המוצקות הגדולה ביותר לגוף.