المبنى الجسيمي للمادة

مبادئ النموذج الجسيمي للمادة:

1.جميع المواد في العالم تتكون من وحدات بناء صغيرة تدعى “جسيمات“.

2. بين هذه الجسيمات يوجد فراغ.

3. الجسيمات تتحرك في الفراغ بشكل دائم وعشوائي بأشكال حركة مختلفة.

تتميز المواد عن بعضها البعض بنوع الجسيمات التي تبنيها وبترتيبها.

:المبنى الجسيمي للمادة

• الفراغ هو حالة لا تتواجد فيها أي مادة حتى ولو كانت هواء

• حجم الجسيمات التي نتحدث عنها صغير جدا بحيث لا ترى بالعين المجردة. كذلك الأمر بالنسبة للفراغات بينها.

النموذج الجسيمي وحالات المادة:

المادة يمكن أن تتواجد في 3 حالات على الأقل هي :

• الحالة الصلبة جليد

• الحالة السائلة ماء

• الحالة الغازية بخار

هناك حالة رابعة أيضا تسمى حالة البلازما وهي تتواجد في الشمس.

النموذج الجسيمي وحالات المادة:

الفرق بين حالات المادة نفسها في الأساس يكمن بالاختلاف في:

• الترتيب الذي تنتظم فيه الجسيمات.

• كبر الفراغ (البعد) بينها.

• قوى التجاذب القائمة بين الجسيمات (قوى كهربائية ساكنة).

• شكل حركة الجسيمات (اهتزاز, انزلاق, انتقال).

• السرعة المتوسطة للجسيمات.

النموذج الجسيمي وحالات المادة

نوع الجسيمات والمبنى الجسيمي للمادة

يحددان صفات المواد

تحولات المادة والمبنى الجسيمي

عند تحول المادة بواسطة التسخين أو التبريد من حالة إلى أخرى يتغير المبنى الجسيمي للمادة بدون تغيير في نوع الجسيمات.

استنادا على القائمة أعلاه التغير يحدث في الأمور التالية

• البعد بين الجسيمات

• ترتيب الجسيمات

• قوى التجاذب العاملة بين الجسيمات

• شكل حركة الجسيمات ومتوسط سرعة حركتها

• :تغيير حالة المادة حسب النموذج الجسيمي

• عندما نسخّن جسمًا صلبًا مصنوعًا من مادّة نقية، ترتفع السرعة المتوسّطة للجسيمات، ولذلك ترتفع درجة حرارة الجسم. في درجة حرارة انصهار المادّة، يؤدّي التسخين الإضافي إلى إضعاف القوى التي تعمل بين

• الجسيمات لكنّه لا يزيد السرعة المتوسّطة للجسيمات. معنى ذلك أنّ الطاقة المتوسّطة لحركة الجسيمات لا تتغيّر؛ لهذا السبب، في العملية التي تنتقل فيها المادّة من الحالة الصلبة إلى السائلة تبقى درجة الحرارة ثابتة.

• التفسيرات أعلاه صحيحة أيضًا بالنسبة لعملية الغليان (أو التكاثف).

 تغيير حالة المادة حسب النموذج الجسيمي

عمليتا التبخّر والغليان- التشابه والاختلاف

في عمليتَي التبخّر والغليان تتحوّل المادّة في الحالة السائلة إلى

 الحالة الغازية. هناك فرقان أساسيان بين العمليتين:

• يحدث التبخّر في كلّ درجة حرارة في حين يحدث الغليان في درجة حرارة معيّنة (في ضغط معيّن) التي تُسمّى درجة حرارة الغليان.

• يحدث التبخّر من السطح الخارجي للسائل بينما يحدث الغليان من كلّ جسم السائل.

:تغيير حالة المادة حسب النموذج الجسيمي

تفسير الفرق بين التبخر والغليان حسب النموذج الجسيمي

• يحدث التبخّر من السطح الخارجي للسائل: جسيمات السائل الموجودة في السطح الخارجي للسائل يمكن أن تنفصل عن السائل والانتقال إلى الحالة الغازية (إلى هواء). عندما تحدث العملية في مجموعة مفتوحة، يتحوّل السائل في نهاية الأمر إلى غاز.

• يحدث الغليان من كلّ جسم السائل: عندما تصل المادّة إلى درجة حرارة غليانها (في ضغط معيّن)، تتباعد جسيمات السائل في كلّ حجم الجسم وتنتقل تدريجيًا إلى الحالة الغازية. ينعكس الأمر في ظهور فقاعات داخل السائل. تحوي هذه الفقاعات في الأساس بخار السائل الذي انتقل إلى الحالة الغازية.

:المبنى الجسيمي للغاز

تتميز المادة في الحالة الغازية من ناحية مبنى بأن جسيماتها متباعدة والفراغات بينها كبيرة من هنا قوى التجاذب بين الجسيمات معدومة تقريبا وترتيبها في الفراغ غير منتظم..

 تتميز المادة في الحالة الغازية من ناحية مبنى بأن جسيماتها متباعدة والفراغات بينها كبيرة من هنا قوى التجاذب بين الجسيمات معدومة تقريبا وترتيبها في الفراغ غير منتظم. الجسيمات في الحالة الغازية تتحرك في الفراغ بشكل حر في كل الاتجاهات. خلال حركتها تصطدم الجسيمات ببعضها وبجدران الوعاء فتغير اتجاهها.

الجسيمات في الحالة الغازية تتحرك في الفراغ بشكل حر في كل الاتجاهات. خلال حركتها تصطدم الجسيمات ببعضها وبجدران الوعاء فتغير اتجاهها.

 :المبنى الجسيمي للغاز وصفاتة

إن المبنى الجسيمي للغاز يحدد صفات الغاز وهذا المبنى يفسر

 صفات خاصة للمادة الغازية يمكن ذكرها هنا مثل:

الصفة 1: الغاز يحتل كل حجم الوعاء الذي يحويه

التفسير: لأن قوى التجاذب بين جسيمات المادة معدومة مما يتيح

للجسيمات حركة حرة والانتشار في الفراغ الكبير نسبيا والذي.

الصفة 2: المادة في الحالة الغازية تحتل حجم أكبر مما في

 الحالة السائلة.

التفسير: لأن الفراغات بين الجسيمات في الحالة الغازية نسبيا أكبر من الحالة السائلة.

• الصفة 3: صفة الانتشار

• في وعاء مغلق: الغاز ينتشر في الوعاء. حجم المادة يزداد, الكتلة تبقى ثابتة الكثافة تقل والضغط يقل.

• في وعاء مفتوح: الغاز ينتشر في الهواء كرائحة العطر مثلا.

• التفسير: حركة الجسيمات الحرة والفراغات الكبيرة بينها.

• الصفة 4: صفة الانضغاط أي يمكن تقريب الجسيمات إلى بعضها. حجم المادة يقل, كتلتها تبقى ثابتة, الكثافة تزداد وضغطها يكبر.

• التفسير: بسبب وجود الفراغات الكبيرة نسبيا بين الجسيمات في الحالة الغازية يمكن تقريب الجسيمات إلى بعضها.

• :المبنى الجسيمي للسائل

• تميز المادة في الحالة السائلة من ناحية مبنى بأن جسيماتها متقاربة نسبيا للحالة الغازية والفراغات بينها صغيرة من هنا قوى التجاذب بين الجسيمات قوية وهيتتحرك في الفراغ بشكل مقيد أكثر مقارنة مع الغاز. جسيمات المادة في الحالة السائلة تتحرك فقط بتغيير مكانها وذلك بواسطة حركة انزلاقية بعضها على بعض. أما بالنسبة .

• لترتيب جسيمات المادة في الحالة السائلة فإنها مرتبة أكثر من الغاز.

• :مبنى السائل وصفاتة

• هذا المبنى يعطي المادة السائلة صفات خاصة يمكن ذكرها وتفسيرها حسب المبنى الجسيمي مثل

• صفة 1: السائل له حجم ثابت لا يتغير مع تغير حجم الوعاء المتواجد فيه. مثال عندما ننقل 1 لتر من الماء إلى وعاء حجمه 2 لتر يبقى حجم الماء 1 لتر.

• التفسير: يمكن تفسير ذلك حسب المبنى الجسيمي للمادة, وذلك بسبب قوى التجاذب الموجودة بين جسيمات المادة السائلة حيث تغير الجسيمات مكانها فقط بواسطة

• .الانزلاق لذا فان البعد المتوسط بين الجسيمات لا يتغير لذلك فان للسائل حجم ثابت

• • صفة 2: كمية مادة في الحالة السائلة تحتل حجم أقل مما في الحالة الغازية.

  • التفسير: يمكن تفسير ذلك حسب المبنى الجسيمي للمادة, وذلك بأن الفراغات بين الجسيمات في الحالة السائلة نسبيا أصغر بكثير مقارنة مع الحالة الغازية بسبب قوى التجاذب بينها.

  .

:مبنى الصلب وصفاتة

• تتميز المادة في الحالة الصلبة من ناحية مبنى بأن جسيماتها متراصة والفراغات معدومة تقريبا من هنا قوى التجاذب بين الجسيمات قوية جداً وهي تتحرك فقط مكانها .بحركة اهتزازية وبشكل مقيد أكثر مقارنة مع السائل. أما بالنسبة لترتيب جسيمات المادة في الحالة الصلبة فإنها مرتبة ومنتظمة أكثر من السائل

• هذا المبنى يعطي المادة الصلبة صفات خاصة يمكن ذكرها هنا مثل

• صفة 1: الصلب له حجم ثابت لا يتغير مع تغير حجم الوعاء المتواجد فيه. وذلك طالما لم تؤثر عليه قوة خارجية.

• التفسير: يمكن تفسير ذلك حسب المبنى الجسيمي للمادة, وذلك بسبب قوى التجاذب الموجودة بين جسيمات المادة الصلبة مما يمنع من الجسيمات الانتشار في كل حجم

• الوعاء

• صفة 2: كمية مادة في الحالة الصلبة تحتل حجم أقل مما في الحالة السائلة.

   

• التفسير: يمكن تفسير ذلك حسب المبنى الجسيمي للمادة, وذلك لأن الفراغات بين الجسيمات في الحالة الصلبة معدومة نسبيا
• صفة 3: للمادة في الحالة الصلبة تقريبا لا توجد صفة الانتشار. سرعة الانتشار في الصلب بطيئة جدا حتى أن يمكن القول أنها معدومة.

  • التفسير: يمكن تفسير ذلك حسب المبنى الجسيمي للمادة, وذلك بسبب حركة الجسيمات المقيدة نسبيا والفراغات المعدومة بينها.