תכונות של חומרים:

מצב צבירה – תכונה של חומר המתארת את אופן הצטברותם של החלקיקים מהם הוא בנוי. אנו מזהים שלוש מצבי הצבירה – מוצק, נוזל וגז .

צפיפות (מסה סגולית) של חומר מלמדת על כמות החומר (מסה) שנמצאת בנפח נתון (צפיפות= מסה/נפח). חומר “כבד”* הוא חומר בעל צפיפות גבוהה וחומר “קל”* הוא חומר בעל צפיפות נמוכה.

אופטיות – תכונות אופטיות של חומר מתארות את תגובת החומר לאור הפוגע בו. (העברה, החזרה, שבירה וכדומה). לדוגמא, שקיפות היא תכונה המתארת את יכולת החומר לאפשר מעבר קרני אור דרכו.

מוליכות חשמלית – תכונה המתארת את יכולתו של החומר להעביר דרכו זרם חשמלי. קיימות דרגות שונות של מוליכות חשמלית. ניתן למצוא חומרים המוליכים חשמל היטב ומכונים “מוליכים” (כמו יסודות מתכתיים מסויימים) ובקצה השני נמצאים חומרים שמוליכותם זניחה ומכונים “מבדדים” (כמו עץ, פלסטיק פשוט וקלקר).

מוליכות  חום – תכונה המתארת את מידת העברת החום על ידי החומר.

תכונות מכניות- תכונות המתארות את תגובת (התנהגות) החומר בעקבות פעולת כוחות חיצוניים עליו, למשל:

• חוזק – תכונה המתארת עמידות החומר בפני כוחות מתיחה ו/או לחיצה ו/ או קריסה;

• אלסטיות – תכונה המתארת את יכולתו של חומר שהופעל עליו כוח לחזור למצבו הראשוני לאחר שהופסקה הפעלת הכוח עליו;

• פלסטיות – יכולת החומר לשנות את צורתו כתוצאה מהפעלת כוח עליו. עם הפסקת הפעלת הכוח החומר איננו חוזר לצורתו הקודמת ונשאר בצורתו החדשה;

• קשיות – יכולת החומר לעמוד בפני נעיצה, שריטה ושינוי צורה.

מסיסות – תכונה של חומר המתארת את היכולת שלו להיות מומס בחומר אחר (הממס), כך שתיווצר תמיסה .

דליקות – תכונה של חומרים הקשורה ליכולת שלהם לבעור בנוכחות חמצן.

שימושים בידע אודות תכונות החומרים לצרכי האדם

הידע אודות תכונות חומרים מאפשר להתאים את החומר למוצר שאותו מעוניינים לייצר. לדוגמא, ליצירת משקפי שמש יש להשתמש בידע אודות התכונות האופטיות של החומר ממנו יותקנו העדשות.

תכונות הגזים המרכיבים את האוויר

האוויר הוא תערובת של גזים. באוויר החדר יש כ 78% גז חנקן, כ 21% גז חמצן, כ 0.03% פחמן דו חמצני והשאר גזים נוספים (כגון מימן וארגון) המהווים פחות מאחוז אחד.

החמצן הוא אחד ממרכיבי האוויר. בטמפרטורת החדר, החמצן הוא גז חסר צבע וריח, מעודד בעירה וחיוני לנשימה. הפחמן דו-חמצני אף הוא גז (בטמפרטורת החדר) חסר צבע וריח, הוא חומר שמכבה בעירה, הוא כבד מהאוויר ונפלט בנשימה (הנזק נגרם אם הוא לא נפלט ומצטבר בגוף). המימן הוא גז חסר צבע וריח, קל מהאוויר ונפיץ. השימושים בגזים אלו נקבעים במידה רבה בהתאם לתכונותיהם.

המודל החלקיקי מבוסס על התפיסה שכל החומרים בעולם בנויים מחלקיקים (כגון אטומים ומולקולות). בין החלקיקים קיים ריק (ואקום). בין החלקיקים קיימים כוחות. החומרים בעולם נבדלים זה מזה בסוג החלקיקים המרכיבים אותם, בהיערכות שלהם ובכוחות הקיימים ביניהם.

בכל חומר החלקיקים נמצאים בתנועה מתמדת ואקראית:

תנועת תנודה שהיא תנועת רעידה של החלקיק במקום.

תנועת סיבוב שהיא תנועה של החלקיק סביב צירי הסיבוב שלו.

תנועת מעתק שהיא תנועת החלקיק מנקודה אחת לשנייה בקו ישר.

כל אחד מסוגי התנועה הללו מתרחש באופן מתמיד ואקראי, כלומר, ללא הפסק וללא סדר או כיוון מסויים.

החומר (בכל מצב צבירה), הוא, אם כך, צבר של מספר עצום של חלקיקים. לחומר יש תכונות שונות, כגון: מוליכות חשמלית, צבע, צפיפות וקשיות; החלקיקים של חומר מסוים ערוכים בצורה שונה ונעים באופן שונה במצבי הצבירה השונים: מוצק, נוזל או גז.

מצב צבירה – מוצק

כשחומר נמצא במצב צבירה מוצק החלקיקים קרובים זה לזה וערוכים במבנה מסודר ואחיד והכוחות הפועלים ביניהם חזקים.

תנועת החלקיקים במוצק מוגבלת לתנועה תנודתית בלבד. כל חלקיק במוצק מתנודד במקום.

החלקיקים במוצק מקובעים למקומם ואינם משנים את מיקומם בצבר. מסיבה זו, צורתו של המוצק קבועה ואף נפחו קבוע כל עוד לא מופעל עליו כוח חיצוני.

אבקה של חומר מסוים היא למעשה אוסף של גרגירים שכל אחד מהם נמצא במצב צבירה מוצק ולכן התנהגות האבקה אינה מעידה על מאפייני כל אחד מגרגירי המוצק (למשל, אבקה משנה את צורתה על פי צורת הכלי שבו היא נתונה אך הגרגר הבודד לא משנה את צורתו).

מצב צבירה – נוזל

כשהחומר נמצא במצב צבירה נוזל, החלקיקים קרובים זה לזה אך אינם ערוכים במבנה מסודר.

הכוחות הפועלים בין החלקיקים בנוזל חלשים יותר מאלו הפועלים במוצק.

עקב כך, בנוסף לתנועה התנודתית המאפיינת כל חלקיק, נעים החלקיקים בנוזל גם בתנועה המכונה סיבובית (רוטציונית). כל חלקיק (אטום או מולקולה) מסתובב סביב צירי הסיבוב שלו בתנועה אקראית כך שמיקומו בצבר משתנה. במילים אחרות –  בנוזל החלקיקים “מחליקים” זה על גבי זה ומשנים את מקומם בצבר, מאידך המרחק בין החלקיקים אינו משתנה. זהו ההסבר החלקיקי לתופעה שלנוזל נפח קבוע, אך צורתו יכולה להשתנות ונקבעת על פי צורת הכלי שבו הוא נתון.

מצב צבירה – גז

כשהחומר נמצא במצב צבירה גז, החלקיקים רחוקים זה מזה והכוחות הפועלים ביניהם חלשים מאוד.

בנוסף לאופני התנועה “תנודה” ו”סיבוב”, נע כל חלקיק בחופשיות בתנועה שנקראת מעתק מאופיינת בתזוזת החלקיק ממקום אחד למקום שני במרחב בקוים ישרים.

כאשר הגז נמצא בכלי סגור, החלקיקים נעים בחופשיות ובצורה אקראית ומתנגשים זה בזה ובדפנות הכלי. מסיבה זו, נפח הגז נקבע על פי הכלי שבו הוא נתון וצורתו יכולה להשתנות.

שינוי במצבי צבירה