ماذا يحدث عند انتقال المادة بين مادة صلبة وسائلة وغازية؟

تمر جميع المواد بمرحلة انتقالية مع ارتفاع درجات الحرارة. مع تسخينها ، تبدأ معظم المواد في صورة صلبة وتذوب في سوائل. مع مزيد من الحرارة ، فإنها تغلي في الغازات. يحدث هذا لأن طاقة الاهتزازات الحرارية في الجزيئات تغلب على القوى التي تجعلها متماسكة. في المواد الصلبة ، تبقي القوى بين الجزيئات في هياكل صلبة. تضعف هذه القوى بشكل كبير في السوائل والغازات ، مما يسمح للمادة بالتدفق والتبخر.

يطلق العلماء على المواد الصلبة والسوائل والغازات مراحل المادة. عندما يذوب أو يتجمد أو يغلي أو يتكثف ، فإنه يمر بمرحلة انتقالية. على الرغم من أن العديد من المواد لها سلوكيات انتقالية متشابهة ، إلا أن لكل منها مجموعة فريدة من درجات الحرارة والضغوط التي تحدد في أي نقطة تذوب أو تغلي. على سبيل المثال ، يتجمد غاز ثاني أكسيد الكربون مباشرة في الجليد الجاف عند 109 درجة فهرنهايت تحت الضغط العادي. لها طور سائل فقط عند ضغوط عالية.

عندما تقوم بتسخين مادة صلبة ، ترتفع درجة حرارتها بشكل ثابت. تستهلك كل درجة ارتفاع في درجة الحرارة نفس القدر من الطاقة الحرارية. ومع ذلك ، بمجرد وصولها إلى نقطة الانصهار ، تظل درجة الحرارة ثابتة حتى تذوب كل المادة. تستهلك الجزيئات طاقة إضافية ، تسمى حرارة الاندماج ، لتسييل. تذهب كل الطاقة في هذه المرحلة إلى جعل المادة سائلة. نفس الشيء يحدث لغليان السوائل. إنها تتطلب طاقة ، تسمى حرارة التبخر ، للانتقال إلى الغاز. بمجرد أن تقوم كل المادة بعملية الانتقال ، فإن المزيد من الطاقة ترفع درجة الحرارة مرة أخرى.

تشكل القوى بين الجزيئات ، بما في ذلك قوة تشتت لندن والرابطة الهيدروجينية ، بلورات وأشكال صلبة أخرى عندما تكون درجات الحرارة منخفضة بدرجة كافية. تحدد قوة القوى درجة حرارة الانصهار. المواد ذات القوى الضعيفة للغاية تذوب عند درجات حرارة منخفضة ؛ تتطلب القوى القوية درجات حرارة عالية. إذا قمت بتطبيق طاقة حرارية كافية ، فإن جميع المواد تذوب أو تغلي في النهاية.

تنطبق نفس الآليات التي تحكم الذوبان على الغليان. الجزيئات في السائل لها قوى ضعيفة تجعلها متماسكة. تجعلهم الحرارة يهتزون بقوة ويطيروا بعيدًا عن البقية. في السائل المغلي ، سيكون لبعض الجزيئات طاقات منخفضة نسبيًا ، ومعظمها يمتلك نطاقًا متوسطًا من الطاقات ، وبعضها يحتوي على طاقات عالية بما يكفي للهروب من السائل تمامًا. مع مزيد من الحرارة ، يهرب المزيد من الجزيئات. في الطور الغازي ، لم تعد هناك جزيئات مرتبطة ببعضها البعض.