مفهوم تغير الحالة الفيزيائية
يعبر مصطلح تغير الحالة الفيزيائية عن عملية انتقال المادة من طور إلى آخر بناءً على ظروف أحاطت بها أدت لتغير حالتها فقط لا مكوناتها، بحيث تبقى مكونات المادة وجزيئاتها كما هي قبل وبعد عملية تغير الحالة الفيزيائية، وترتبط تلك التغيرات بشكل مباشر مع الخصائص الفيزيائية للمادة مثل درجة الانصهار ودرجة الغليان، وتتمحور تغيرات الحالة الفيزيائية حول التنقل بين أطوار المادة الثلاث أي الصلبة والسائلة والغازية.
أشكال تغيّر الحالة الفيزيائي
تعد الطاقة العامل الرئيسي لتغير حالات المادة بحيث يعمل فقدانها أو اكتسابها على تحويل حالة المادة فيزيائياً، على سبيل المثال يحتاج الثلج إلى امتصاص الطاقة من البيئة المحيطة به لكي ينصهر ويتحول من حالته الصلبة إلى السائلة، وفيما يلي التغيرات التي الفيزيائية التي تحدث للمادة:
التغير بين الصلب والسائل
تتغير المادة بين الحالتين الصلب والسائل كما يلي:
التجمد
ويتم في هذه العملية فقدان السائل للطاقة مما يخفض درجة حرارته ليتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، مثل تجمد المياه.
الانصهار
عكس التجمد إذ تكتسب المادة الصلبة الطاقة لتتحول إلى الحالة السائلة مثل انصهار الثلج.
التغير بين السائل والغاز
تتغير المادة من وإلى الحالة الصلبة إلى الغازية بعمليتين هما:
التبخر
يكتسب فيها السائل طاقة تقوم على تفكيك جزيئاته وتحولها إلى غاز، كتبخر الماء المغلي أو تبخر جزيئات الماء في المسطحات المائية.
التكثف
وهي عملية فقدان للطاقة في جزيئات الغاز، وهي التي كانت تحول بين تجمع جزيئات الغاز مع بعضها البعض مما يؤدي إلى ترابطها مرة أخرى وتشكيل قطرات من السائل على الأسطح الباردة، تماماً كما يحدث على زجاج النافذة في فصل الشتاء.
التغير بين الصلب والغاز
عادةً ما تمر المادة بالحالة السائلة عند تحولها ما بين الحالة الصلبة والغازية، لكن بعض التغيرات الفيزيائية لا تحتاج لتلك المرحلة مثل:
التسامي
وهو مصطلح يعبر عن تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الغازية عن طريق اكتساب المادة طاقة كافية لتفكيك الجزيئات أكبر من تلك التي تلزم لتحولها للحالة السائلة لتتحول مباشرةً للغاز، مثل ما يسمى بالثلج الجاف.
الترسيب
ويحدث عند فقدان جزيئات الغاز للطاقة بشكل كبير لتقوم بالتحول مباشرة إلى جزيئات صلبة مثل تكوّن الصقيع في فصل الشتاء.
التغير بين الغاز والبلازما
تُعرّف البلازما على أنّها إحدى حالات المادة التي تتكون نتيجة تأين الغاز، وعادة في حال وجود طاقة ومساحة كافية، تتأين المادة من الحالة السائلة أو الصلبة مباشرةً لِحالة الغاز، وفي ما يأتي توضيح لتحوّل البلازما من الغاز وإليه:
التأين
وفي هذه الحالة يتحول الغاز إلى بلازما، وتتصِّف طاقة التأين بأنّها الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترون من الذرات الغازية أو الأيونات.
إعادة التركيب
وهي الحالة التي تتحول فيها البلازما إلى غاز، إذ تعود الجسيمات التي تعرضت للتأين إلى الحالة الغازية وذلك بسبب إيقاف تزويدها بالطاقة، وبشكلٍ أوضح فإنّ إعادة التركيب تُفسّر على أنّها نقل الإلكترونات، أو دمج الشحنات في المادة الغازية، وذلك يؤدي إلى معادلة الأيونات.
