ما هي الخصائص الفيزيائية للمادة:
يمكن ملاحظة الخصائص الفيزيائية أو قياسها دون تغيير تكوين المادة، وتستخدم الخصائص الفيزيائية لمراقبة ووصف المادة، إذ تشمل الخصائص الفيزيائية:
- المظهر.
- الملمس.
- اللون.
- الرائحة.
- نقطة الانصهار.
- درجة الغليان.
- الذوبان.
- القطبية وغيرها الكثير.
وحالات المادة الثلاث هي: الصلبة والسائلة والغازية، وترتبط نقطة الانصهار ونقطة الغليان بالتغيرات في حالة المادة، وقد توجد كل المادة في أي من الحالات المادية الثلاث للمادة.
التغيرات الفيزيائية:
يحدث التغيير المادي دون أي تغييرات في التركيب الجزيئي، بحيث نفس العنصر أو المركب موجود قبل التغيير وبعده، كما أن نفس الجزيء موجود خلال التغييرات، وترتبط التغييرات الفيزيائية بالخصائص الفيزيائية؛ لأن بعض القياسات تتطلب إجراء تغييرات.
نقطة الانصهار:
تُعرف نقطة الانصهار بأنها نقطة عندما يتم تسخين المادة الصلبة فإنها تذوب في النهاية أو تتحول إلى حالة سائلة، حيث يذوب الجليد (شكل صلب من الماء) عند 0 درجة مئوية ويتغير إلى الحالة السائلة، كما يذوب ثاني أكسيد الكربون عند -56.6 درجة مئوية.
نقطة الغليان:
تُعرف نقطة الغليان بأنها نقطة عندما يتم تسخين المادة السائلة أكثر، فإنها تغلي أو تتبخر في النهاية إلى غاز، إذ يغلي الماء السائل ويتحول إلى غاز، وعادة ما يسمى بخار أو بخار الماء عند 100 درجة مئوية، وفي جميع الحالات الثلاث توجد جزيئات الماء نفسها (H2O)، كما يغلي ثاني أكسيد الكربون عند -78.5 درجة مئوية.
التسامي لليود خاصية فريدة نسبيًا من حيث أنه يمكن أن يتغير مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة، بحيث عندما يتم تسخين اليود، فإنه يخضع لتغيير مادي في حالة الغاز، ويظهر اليود في حالة الغاز بلون بنفسجي جميل.
ما هي خاصية الكثافة؟
الكثافة هي خاصية مادية للمادة، حيث أن كل عنصر ومركب له كثافة فريدة مرتبطة به، وتُعرّف الكثافة بطريقة نوعية بأنها مقياس “الثقل” النسبي للأجسام ذات الحجم الثابت، وعلى سبيل المثال: من الواضح أن الصخرة أكثر كثافة من قطعة ورق مجعدة من نفس الحجم وكوب الستايروفوم أقل كثافة من كوب السيراميك.
كما قد تشير الكثافة أيضًا إلى مدى التقارب الذي تبدو عليه المادة “معبأة” أو “مزدحمة” ، كما تشير مرة أخرى إلى كوب الستايروفوم مقابل كوب السيراميك، وعند مقارنة الكثافة بالماء في الكيمياء، تتم مقارنة كثافة العديد من المواد بكثافة الماء، وهل يطفو الجسم على الماء أو يغرق في الماء؟ حيث إنه إذا كان جسم مثل قطعة من الخشب يطفو على الماء فهو أقل كثافة من الماء مقابل إذا غرقت صخرة، فهي أكثر كثافة من الماء، وفي تتبيلة سلطة الزيت والخل: يطفو الزيت على خليط الماء والخل، بينما المواد الصلبة تغرق في القاع.
أما في حالة انسكاب النفط وهذا يحدث عندما تتسرب ناقلة نفط في المحيط، فأنه يطفو الزيت على الماء؛ لأنه أقل كثافة، وهذا يوفر بعض الفرص لتنظيف انسكابات الزيت عن طريق قشط الزيت من سطح الماء، وفي وضعية الجليد، فيعلم الجميع أن الجليد يطفو على الماء، لكن هذه خاصية فيزيائية غير طبيعية للحالة الصلبة أو السائلة للماء، بحيث في الخاصية الفيزيائية الأكثر طبيعية هي أن تغرق المادة الصلبة للمركب في سائلها.
كما أن التعريف الرسمي للكثافة هو الكتلة لكل وحدة حجم، وعادة ما يتم التعبير عن الكثافة بالجرام لكل مل أو سم مكعب، أما رياضيا، يتم ترجمة عبارة “لكل” على أنها قسمة، سنتيمتر مكعب ويساوي مل.
الكتلة مقابل الوزن:
على الرغم من استخدام مصطلحي الكتلة والوزن بالتبادل تقريبًا، إلا أن هناك فرقًا بينهما، حيث أن الكتلة مقياس لكمية المادة، وهي ثابتة في جميع أنحاء الكون، والوزن يتناسب مع الكتلة ولكنه يعتمد على الموقع في الكون، بحيث الوزن هو القوة التي تمارس على الجسم عن طريق الجاذبية (عادة بواسطة الأرض).
مثال: كتلة الرجل ثابتة، ومع ذلك قد يزن الرجل:150 رطلاً على الأرض، و25 رطلاً على القمر؛ (لأن قوة الجاذبية على القمر تساوي 1/6 قوة الأرض)، ويكون “عديم الوزن” في الفضاء. ومن أجل تحديد كثافة الجسم فمن الضروري معرفة: الكتلة وحجم المادة وتعريف الكثافة، حيث أن الكثافة = الكتلة (جم)/ حجم (مل).
مثال: احسب الكثافة بالجرام / مل من الألومنيوم إذا كانت كتلة 50 مل تزن 135 جم.
وبتطبيق تعريف الكثافة = 2.70جم / مل =135/50
إذا كانت كثافة مادة ما وأي كتلة أو حجم معروفين، فيمكن حساب الحجم أو الكتلة على التوالي، باستخدام إما الجبر البسيط أو تحليل الأبعاد، حيث يجب ترجمة الكثافة كعامل تحويل.
