تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار عبارة صحيحة أم خاطئة؟ حيث إن حركة الأجسام الصلبة من أهم الحركات التي تنتج طاقة فيزيائية، وتكون الحركة الاهتزازية صادرة عن الجسم، وتتأثر تلك الحركة بالعديد من العوامل، لذلك سنوضح لكم من خلال موقع زيادة إن كانت عبارة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار صحيحة أم خاطئة.
تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار
إن عبارة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار هي عبارة خاطئة، حيث إن جسيمات المادة الصلبة تكون ثابتة بصورة تقريبية بخلاف جزيئات المادة السائلة والغازية، مع العلم أن المواد بإمكانها أن تتغير من الصورة الصلبة إلى السائلة وذلك يحدث مثلًا عند انصهار الثلج وتحوله إلى ماء في حال ارتفاع درجة الحرارة، كما يمكن أن يحدث العكس عند انخفاض درجة الحرارة.
إذن فإن جزيئات المادة الصلبة لا تتحرك إلا بوجود عوامل خارجية تؤثر عليها، وتكون هذه الحركة محدودة ومقيدة بحسب أمور عدة.
أنواع المواد الصلبة
في إطار الحديث عن تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار نذكر أنواع المواد الصلبة في الفقرات التالية:
1- المواد الأيونية
يتم تشكليها نتيجة التجاذب الكهروستاتيكي الذي كون الأيونات والكاتيونات في الشبكة البلورية، وفي البلورة الأيونية يحيط كل أيون بالأيونات التي تحتوي على الشحنة المعاكسة.
تستقر البلورات الأيونية بشكل كبير، نظرًا لأنه يطلب طاقة كبيرة من أجل كسر الروابط الأيونية.
اقرأ أيضًا: بحث عن حالات المادة
2- المواد المعدنية
ترتبط معًا النوى الموجبة الشحنة الخاصة بذرات المعدن، وذلك عن طريق إلكترونات التكافؤ لكي يتم تشكيل المواد الصلبة المعدنية.
تعد الإلكترونات غير محددة بسبب عدم ارتباطها بأي ذرات معينة، كما يوجد في الروابط التساهمية، وتستطيع الإلكترونات الغير محددة أن تتحرك في جميع أرجاء المادة الصلبة، وهذا هو نموذج البحر الإلكتروني الخاص بالمواد الصلبة، حيث يحدث للنواة الموجبة أن تطفو في بحر الإلكترونات السالبة.
تعرف المعادن بموصلية كهربائية وحرارية عالية، وفي أغلب الأحيان تكون تلك المعادن لامعة وصلبة وقابلة للديكتايل، ومن أمثلة تلك المعادن الصلبة: الذهب والصلب والنحاس الأصفر.
3- شبكة المواد الذرية
يتم التعرف إلى هذا النوع من المواد الصلبة باسم شبكة صلبة، وهو بلورات ضخمة يتم تكونها من خلال ذرات ترتبط ببعضها البعض عن طريق الروابط التساهمية.
يوجد الكثير من الأحجار الكريمة التي تعد من المواد الصلبة ذرية الشبكة، ومنها: الجشمت، الياقوت والألماس.
4- المواد الذرية
يتم تشكل المواد في حالة ارتباط قوى تشتت لندن الضعيفة مع ذرات الغازات النبيلة الباردة، وأمثلة تلك المواد الصلبة الذرية لا تظهر في حياتنا اليومية، بسبب احتياجها إلى درجات حرارة منخفضة بشكل كبير، ومن أمثلة تلك المواد الذرية: الأرجون الصلب، والكريبتون الصلب.
5- المواد الجزيئية
يتم تشكيل الجزيئات التساهمية التي قد تم جمعها مع بعضها البعض من خلال قوى توجد بين جزيئات المواد الصلبة الجزيئية، على الرغم من أن القوى التي توجد بين الجزيئات قوية بشكل كافٍ، من أجل تثبيت الجزيئات في موضعها.
في بعض الأحيان يكون لتلك الجزيئات نقطة انصهار أقل من المواد الأيونية أو الشبكية أو الذرية، حيث ترتبط مع بعضها البعض عن طريق الروابط القوية، ومن أمثلتها جليد المياه.
6- المواد الغير متبلورة
تعد من المواد الصلبة التي لا ينتشر بها الذرات بشكل منتظم، حيث يتم التوزيع بشكل عشوائي وفي مسافات غير متساوية، حيث إنها في حاجة إلى البنية الداخلية المرتبة، ويتم توزيع الذرات بها دون اتباع أي من الأنظمة البلورية، حيث تصبح المواد الصلبة اللابلورية مطاطية ولينة في حالة تشكلها من خلال الجزيئات الطويلة، وتتشابك مع بعضها البعض، ويتم الاحتفاظ بتلك الجزيئات عن طريق قوى توجد بين الجزيئات.
اقرأ أيضًا: حالات المادة وخصائص كل حالة
خصائص المادة الصلبة
في ضوء التعرف إلى مدى صحة عبارة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار، نوضح أن المادة الصلبة تعرف بأنها حالة من الحالات الثلاث للمادة، والحالتين الأخرتين هما السوائل أو الغازات، وتعرف بالحجم والشكل المحدد، وتختلف المواد الصلبة عن بعضها البعض في العديد من الخصائص، التي سوف نتناولها في الفقرات التالية:
1- الكثافة العالية
تعرف بأنها الكتلة التي توجد في حجم معين، وتعتمد تلك الكثافة الموجودة في المادة الصلبة على التكوين والبنية اللذان تنفرد بهما، تعد المواد الصلبة ذات كثافة عالية جدًا بسبب امتلاكها الجزيئات المترابطة والتي توجد بالقرب الشديد من بعضها البعض.
تختلف المواد الصلبة في ذلك عن السوائل والغازات، لأن يوجد بهما الكثافة المنخفضة بسبب تباعد المسافات بين جزيئات المواد، وبالتالي تكون للمواد الصلبة خصائص تنفرد بها.
من أمثلة تلك المواد ذات الكثافة العالية: الذهب، الذي تصل درجة كثافته إلى 19.3 غم/سم3.
2- الشكل والحجم المحدد
تتميز المواد الصلبة بأنها تأخذ الحجم والشكل المحدد، لأن الجزيئات التي تتكون منها تلك المواد، تأخذ موقع ثابت، حيث يشير ذلك إلى أنها غير متحركة، لكي تقوم بخلق طاقة حركة بين تلك الجزيئات، ومن الممكن أن تتميز المواد الصلبة بأنها هشة وطرية أو قاسية، وذلك استنادًا إلى الأيونات الخاصة بها.
تركيبة المواد الصلبة تختلف عن تركيبات الغازات والمواد السائلة التي تسمح لتلك المواد بأن تكون ثابتة في الحجم والشكل.
3- قابلية الضغط المحدودة
في إطار التعرف إلى مدى صحة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار، فإن تلك الخاصية تعرف باسم “مقاومة التشوه (Resistance of Defeormation) والمقصود بها أن المواد الصلبة التي تحتوي على الحجم والشكل المحدد من الصعب أن تستجيب للقوة الخارجية التي تقوم بالضغط عليها، من أجل تغيير شكلها أو العمل على ضغطها في شكل محدد، ويرجع ذلك الى خصائص المواد الصلبة الميكانيكية التي تختلف عن الغازات، والتي تتمثل في النقاط التالية:
- المرونة: والتي تشير إلى قابلية المادة الصلبة لكي تستعيد حجمها وشكلها الأصلي، بعد أن تم رفع القوة الخارجية عنها.
- الليونة: تظهر في المواد القابلة للطَرق والسحب في شكل صفائح وأسلاك.
- اللدونة: تشير إلى تغير شكل المواد الصلبة في حال ان تعرضت لقوة ضغط معينة دون أن تعود إلى شكلها الأساسي، ومن أمثلة ذلك البلاستيك.
4- قابلية الانتشار المحدودة
تشير تلك الخاصية إلى قدرة الجزيئات الخاصة بالمادة الصلبة على أن تندمج وتختلط مع جزيئات المادة الأخرى، وفي حال أن انتشرت تلك الجزيئات فإنها تستمر في الاختلاط والتوزع لكي يتم الحصول على خليط واحد.
لكن قابلية الانتشار لدى المواد الصلبة ضئيلة بسبب تقارب الذرات التي توجد بها من بعضها البعض، كما أنها تعرف بالحركة الضعيفة التي تجعل المواد الصلبة محافظةً على شكلها.
يتأثر الانتشار في المواد الصعبة بالتغيرات الخاصة بدرجات الحرارة، وذلك بشكل طردي، حيث تزيد القدرة على الانتشار مع زيادة درجات الحرارة للمواد والعكس، أما في حالة المواد السائلة فإن القدرة على الانتشار تكون بطيئة، ولكن أسرع من المواد الصلبة.
5- القوى الترابطية العالية
تحتوي المواد الصلبة على الترابط الكبير بين جزيئاتها، وتضم تلك المواد جزيئات وذرات وأيونات مختلفة في الترتيب والمسافة بينهم، وبالتالي ظهور المواد الصلبة.
تتميز المواد الصلبة بترابط جزيئاتها مع بعضها البعض بشكل قوي، وفي بعض الأحيان تترابط بشكل مثالي، على عكس السوائل والغازات، وقد تهتز المواد الصلبة قليلًا في بعض الأحيان، ولكن لا تتحرك من مكانها كما المواد الأخرى.
تشير تلك الخاصية إلى عدم قابلية المواد الصلبة للانضغاط، والصعوبة في ذوبانها، نظرًا لأن الإذابة تستند إلى تفكيك الروابط التي توجد بين جزيئات المادة، وبالتالي دمجها مع العنصر المذاب.
6- درجات الانصهار العالية
المواد الصلبة في حاجة لدرجات الحرارة العالية من أجل أن تذوب وتنصهر، وذلك بسبب الكثافة العالية لتلك المواد عكس الغازات والسوائل، درجة الغليان تختلف عن درجة الانصهار، فمثلُا كلوريد الصوديوم الذي يضم الروابط الأيونية القوية يستطيع أن ينصهر في درجة حرارة 801، إنما يقوم بالغليان في درجة حرارة 14-13.
يختلف ذلك عن السوائل والغازات التي يمكن أن تنصهر في درجة حرارة الغرفة وأقل منها، ويتم الإشارة إلى أن المواد التي تحتاج إلى درجات الحرارة التي تكون أعلى من درجة حرارة الغرفة لكي تتفكك روابطها المتمسكة ببعضها البعض بشكل قوي ولكي تنصهر؛ فإنها من المواد الصلبة، ويرجع ذلك إلى الذرات المترابطة والمتقاربة من بعضها البعض.
اقرأ أيضًا: ماذا يحدث لمعظم المواد عندما يتم تسخينها
أشكال المواد الصلبة
في ظل عرض مدى صحة عبارة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار، نذكر بعض أشكال المواد الصلبة التي تحيط بنا في كل مكان في النقاط التالية:
- الخشب.
- الرمل.
- الذهب.
- الطوب.
- الصخر.
- ورق الألومنيوم.
- النحاس.
- الجليد.
- التفاح.
- البرتقال.
- الملح.
- السكر.
الحركة الاهتزازية
في إطار عرض مدى صحة عبارة تتحرك جسيمات المادة الصلبة حركة اهتزازية باستمرار، نذكر لكم الحركة الاهتزازية بأنها استمرار تكرار حركة الأجسام حول مكان ثابت والذي يعرف بموضع التوازن.
يتصادف ذلك كثيرًا في الحياة اليومية والطبيعة، مثل: حركة ماء البحر، عقارب الساعة، المكبس الذي يوجد داخل أسطوانة المحرك، حركة الذرات بالشبكة البلورية في الجسم الصلب، الكتلة التي تتعلق بطرف نابض يتميز بالشدة والمرونة.
تتميز الحركة الاهتزازية بأنها حالة خاصة للحركة الدورية، لأن الزمن الذي يتم الاحتياج إليه لكي تتم اهتزازة واحدة، بمعنى العودة لنقطة بداية الحركة يكون متساوي في جميع الاهتزازات، ويعد ذلك من أبرز الصفات الخاصة بالحركة الاهتزازية، ويعرف بدور الحركة، ويتم الرمز إليه ب T.
الجملة التي يحدث فيها الحركة الاهتزازية تعرف بالجملة المهتزة، ومن الممكن أن تكون قوى الإعادة إلى أماكن التوازن بالجملة الداخلية مثل قوة مرونة النابض، وبالتالي تتولد الحركات الاهتزازية التي تعرف بالاهتزازات الحرة، أو القوى الخارجية أي خارج الجملة، كما يحدث في حالة اهتزاز أغضان الأشجار متأثرة بقوة الرياح، والتي تعرف باسم الاهتزازات القسرية.
تعتبر الكتلة التي تتعلق بالطرف النابض من أبسط الجمل الميكانيكية، التي تقوم بتمثيل الحركة الاهتزازية التي تنتج عن القوة الداخلية التي تتناسب مع مقدار الإزاحة أكثر من مكان التوازن، وتكون معاكسة في الاتجاه على أساس علاقة F=kx، حيث تشير K إلى ثابت المرونة النابض، أما X تشير إلى الازاحة عن مكان التوازن.
اقرأ أيضًا: الذرة جزء من العنصر والعنصر جزء من المادة
خصائص الحركة الاهتزازية
نذكر لكم الآن خصائص الحركة الاهتزازية في النقاط التالية:
- الحركة تكون دورية ثابتة.
- تتميز الحركة بأن لها زمن دوري، وهو الدورة الكاملة.
- يتم قياس نصف الدورة الخاصة بالجسم المهتز بحركة الجسم الذي يهتز بداية من الحركة الجانبية إلى نهاية الحركة الجانبية في الجهة المقابلة.
- تقاس ربع الدورة الخاصة بالجسم المهتز بحركة الجسم، بدءًا من الحركة الجانبية إلى موضع السكون في الجسم.
- يحتوي كل جسم مهتز على زمن دوري يتم قياسه بالزمن المحتاج من قبل الجسم، من أجل إتمام الدورة الكاملة.
- كل حركة اهتزازية لها تردد، ويتم قياسها بعدد الدورات خلال ثانية واحدة.
تحتوي المواد الصلبة على العديد من الخصائص التي تميزها عن الغازات والسوائل، حيث الكثافة العالية وترابط الذرات، والكثير من الخصائص الأخرى، كما أن للمواد الصلبة العديد من الأشكال المحيطة بالأفراد في الحياة اليومية.