حالت های مختلف ماده
تا کنون با سه حالت جامد، مایع و گاز آشنا شدیم. در ابتدا به بررسی این حالات میپردازیم و نقش گرما را در این حالات بررسی میکنیم.
جامد:
برای درک چگونگی این موضوع می توان جامدات را این گونه تعریف کنیم. در حالت جامد، نیروهای بین مولکولی، به قدری قوی تر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم در نتیجه عدم جاری شدن آن میگردند. در جامدات فاصلهی مولکول ها مانند فاصلهی آن ها در مایع است. جامدات نمی توانند مانند وضعیتی که حالات مایع و گاز دارند، آزادانه به اطراف حرکت کنند. بلکه در جامد، مولکول ها در مکان های خاصی قرار میگیرند و فقط می توانند در اطراف این مکان ها حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند. این حرکت نوسانی، به خصوص در جامدات بلورین، کاربردهای صنعتی و علمی زیادی را برای این دسته از مواد به دنبال دارد.
مواد جامد را از لحاظ خواص میتوان به شکل زیر طبقهبندی کرد:
مایع
همهی مواد را میتوان با بالا بردن (یا پايین آوردن) دما به مایع تبدیل کرد.
مشخصه مایع:
حجم ثابت دارد ولی شکل ثابت ندارد و سیال است. در حالت مایع، مولکول ها به هم نزدیک تر بوده، به طوری که نیروهای بین آن ها قوی تر از انرژی جنبشی آنان می باشد. از طرف دیگر، نیروها آن قدر قوی نیستند که قادر به ممانعت از حرکت مولکول ها گردند. از این روست که جریان مایع از ظرفی به ظرف دیگر شدنی است، اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با مایعات دیگر از قبیل روغن ها و گلسیرین بسیار متفاوت است که این تفاوت در سرعت جاری شدن، میزان مقاومت یک مایع در مقابل جاری شدن ، (یعنی ویسکوزیتهی آن) خوانده می شود.
بنابراین مایعات حجم معین و شکل نامعینی دارند. فاصلهی مولکول ها در مایعات در مقایسه با گازها بسیار کم است. در مایعات مولکول ها به اطراف خود حرکت می کنند و به سهولت روی هم می لغزند و راحت جریان پیدا می کنند. مواد مایع با قابلیت شکل پذیری و جریان یافتن در شبکه های ریز، کاربردهای زیادی در صنعت پیدا کردهاند.
گازها
در حالت گازی نیز مولکولها بهصورت کاتورهای حرکت میکنند اما از آن جا که فواصل آن ها از یکدیگر زیاد است تعداد برخوردهای میان آنها بسیار کمتر از حالتهای دیگر ماده است. گازها نیز مانند مایعات و پلاسما از شارهها هستند.
به طور کلی می توانیم گازها را اینگونه تعریف کنیم ؛گاز ها ساده متراکم می شوند (در اصطلاح میگوییم کم چگالند) و نه تنها شکل ظرف خود را می گیرند بلکه آن قدر منبسط می شوند تا ظرف را کاملا پر کنند.
اما اگر بخواهیم گازها را بهتر بشناسیم می توانیم بگوییم که؛ حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار و درجهی حرارت طبیعی، بستگی به اندازهی مولکولی و نیروهای بین آن دارد. اگر مقدار کمی از یک گاز، در یک تانک نسبتا بزرگ قرار گیرد، مولکول های آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش می شوند. پخش سریع مولکول های گاز به این معنی است که نیروهای موجود بین مولکول ها، بسیار ضعیف تر از انرژی جنبشی آن است و از آنجایی که ممکن است مقدار کمی از یک گاز در سرتاسر تانک یافت شود، نشان دهندهی آن است که مولکول های گاز باید نسبتا از هم فاصله گرفته باشند.