אנו מסבירים מה הם ומהם מצבי הצבירה של החומר. מצבים מוצקים, נוזליים, גזים ופלזמה.
לחומר במצב מוצק יש חלקיקים קרובים זה לזה.מהם מצבי החומר?
מצבי החומר הם השלבים השונים או מצבי צבירה שבו ה חוֹמֶר ידוע, להיות חומרים טהורים אוֹ תערובות. מצב הצבירה של חומר תלוי בסוג ובעוצמת כוחות הקישור הקיימים בין החומרים שלו. חלקיקים (אטומים, מולקולות, יונים, וכו.). גורמים נוספים המשפיעים על מצב הצבירה הם טמפרטורה ולחץ.
המצבים הידועים ביותר של החומר הם שלושה: מוצק, נוזלי וגזי, אם כי ישנם גם אחרים פחות שכיחים כגון צורות פלזמטיות וצורות אחרות שאינן מתרחשות באופן טבעי בסביבה שלנו, כגון עיבוי פרמיוני. לכל אחד מהמצבים הללו יש מאפיינים פיזיים שונים (כרך, שטף, סיבולת, בין השאר).
שינויים במצבי העניין
שינוי התנאים של טֶמפֶּרָטוּרָה י לַחַץ, ניתן לשנות את מצב הצבירה של חומר אך התכונות הכימיות שלו יישארו זהות. לדוגמה, אנחנו יכולים להרתיח מים כדי לגרום לו לעבור ממצב נוזלי למצב גזי, אבל ה קיטור מים המוצר המתקבל עדיין יהיה מורכב ממולקולות מים.
הליכי הטרנספורמציה של שלבי החומר הם בדרך כלל הפיכים והידועים ביותר הם הבאים:
- אידוי. זה התהליך שבו, על ידי הצגת אנרגיה קלורית (חום), חלק מהמסה של נוזל (לאו דווקא כל המסה) הופך לגז.
- רותחים או הִתאַדוּת. זהו התהליך שבו, באספקת אנרגיית חום, כל המסה של הנוזל הופכת לגז. מעבר הפאזות מתרחש כאשר הטמפרטורה עולה מעל לנקודת הרתיחה (טמפרטורה שבה לחץ האדים של הנוזל שווה ללחץ המקיף את הנוזל, ולכן הוא הופך לאדים) של הנוזל.
- הִתְעַבּוּת. זהו התהליך שבו, על ידי סילוק אנרגיית חום, גז הופך לנוזל. תהליך זה מנוגד לאידוי.
- נזילות. זהו התהליך שבו, על ידי הגדלת הלחץ, הופך גז לנוזל. בתהליך זה הגז נתון גם לטמפרטורות נמוכות, אך מה שמאפיין אותו הוא הלחץ הגבוה אליו נתון הגז.
- התמצקות. זהו התהליך שבו, בהגברת הלחץ, נוזל יכול להפוך למוצק.
- קְפִיאָה. זהו התהליך שבו, על ידי הסרת אנרגיית חום, נוזל הופך למוצק. מעבר הפאזה מתרחש כאשר הטמפרטורה מקבלת ערכים נמוכים מנקודת הקיפאון של הנוזל (הטמפרטורה שבה הנוזל מתמצק).
- היתוך. זהו התהליך שבו, באספקת אנרגיית חום (חום), ניתן להפוך מוצק לנוזל.
- הַאֲצָלָה. זהו התהליך שבו, באספקת חום, מוצק הופך לגז, מבלי לעבור קודם דרך המצב הנוזלי.
- תַצהִיר אוֹ סובלימציה הפוכה. זה התהליך שבו, נסיגה חוֹם, גז הופך למוצק, מבלי לעבור קודם דרך המצב הנוזלי.
מצב מוצק
למוצקים יש נזילות מועטה או לא ואי אפשר לדחוס אותם.
עניין ב מצב מוצק חלקיקיו קרובים מאוד זה לזה, מוחזקים יחד על ידי כוחות משיכה בעוצמה רבה. בגלל זה, למוצקים יש צורה מוגדרת, לכידות גבוהה, גבוהה צְפִיפוּת והתנגדות רבה לפיצול.
יחד עם זאת, למוצקים נזילות נמוכה או ללא נזילות, לא ניתן לדחוס אותם וכאשר הם נשברים או מקוטעים מתקבלים מהם מוצקים קטנים יותר.
ישנם שני סוגים של מוצקים, לפי צורתם:
- גְבִישִׁי. חלקיקיו מסודרים בתאים בצורה גיאומטרית, ולכן הם בדרך כלל בצורתם רגילה.
- אמורפי או זגוגי. החלקיקים שלו אינם מתאספים לאחד מִבְנֶה מסודר, כך שצורתו יכולה להיות לא סדירה ומגוונת.
דוגמאות למוצקים הם: מינרלים, מתכות, האבן, ה עצמות, עץ.
המצב הנוזלי
חלקיקי הנוזלים עדיין מוחזקים יחד על ידי כוחות משיכה, אבל הרבה יותר חלשים ופחות מסודרים מאשר במקרה של מוצקים. לכן, לנוזלים אין צורה קבועה ויציבה, וגם לא מציגים לכידות גבוהה ו סיבולת. למעשה, נוזלים מקבלים את צורת המיכל המכיל אותם, יש להם נזילות רבה (הם יכולים להיכנס דרך חללים קטנים) ומתח פנים שגורם להם להיצמד לחפצים.
נוזלים אינם ניתנים לדחיסה במיוחד, ולמעט מים, הם נוטים להתכווץ בנוכחות קור.
דוגמאות לנוזלים הם: מים, כספית (למרות היותה מתכת), דם.
המצב הגזי
במקרה של גזים, החלקיקים נמצאים במצב כזה של פיזור ומרחק שהם כמעט ולא מצליחים להישאר ביחד. כוח המשיכה ביניהם כל כך חלש שהם במצב לא מסודר, שמגיב לו מעט מאוד כוח משיכה ותופסים נפח גדול בהרבה מנוזלים ומוצקים, כך שגז נוטה להתרחב עד שהוא יתפוס את כל מֶרחָב שבו הוא כלול.
לגזים אין צורה קבועה או כרך קבועים ובמקרים רבים הם חסרי צבע ו/או חסרי ריח. בהשוואה למצבי צבירה אחרים של חומר, הם אינם מגיבים כימית.
דוגמאות לגזים הן: אוויר, ה פחמן דו חמצני, חנקן, הליום.
מצב פלזמה
מצב צבירה של החומר המסוים נקרא פלזמה, שניתן להבין אותו כגז מיונן, כלומר, מורכב מאטומים אליהם הוסרו או הוספו. אלקטרונים ולכן יש להם מטען חשמלי קבוע (אניונים (-) וקטיונים (+). זה הופך את הפלזמה למשדר מצוין של חַשְׁמַל.
מצד שני, חלקיקי פלזמה מקיימים אינטראקציה חזקה מאוד עם שדות אלקטרומגנטיים. מכיוון שלפלזמה יש מאפיינים משלה (שאינם תואמים למוצקים, גזים או נוזלים) אומרים שזה המצב הרביעי של החומר.
ישנם שני סוגים של פלזמות:
- פלזמה קרה. זוהי הפלזמה שבה הטמפרטורה של האלקטרונים גבוהה מזו של החלקיקים הכבדים יותר, כגון יונים.
- פלזמה חמה. זו הפלזמה שהאטומים המיוננים שלה מתחממים מאוד מכיוון שהם מתנגשים ללא הרף וזה יוצר אוֹר וגם חום.
דוגמאות לפלזמה הן: שמש, מסכים אלקטרוניים, או בתוך צינורות פלורסנט.