المادة وحالاتها الفيزيائية
تتكون المادة من جزيئات تترابط فيما بينها بقوى تجاذب تختلف من مادة إلى أخرى، وتبعاً لهذه القوى تكون الحالة الفيزيائية للمادة؛ فالمادة الصلبة تكون قوى التجاذب بين جزيئاتها كبيرة، تحافظ على ثبات شكل وحجم المادة الصلبة، وتجعلها متماسكةً ومتراصة، أمّا المادة السائلة فتكون قوى التجاذب بين جزيئاتها أقل، ممّا يجعل السوائل متغيرة الشكل؛ أي إنّها تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه، لذلك تمتاز السوائل بخاصية الجريان، إلا أنها تمتاز بثبات حجمها.
أما المادة الغازية فتمتاز بتغيّر شكلها وحجمها، وذلك لأنّ قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة جداً، مما يجعلها متباعدة، وتنتشر بسرعة.
أثر الحرارة في المواد الصلبة
إذا اكتسبت جزيئات المادة الصلبة كميّةً من الحرارة بالتسخين، فإن قوى التجاذب فيما بينها تقل، وتبدأ المادة بالذوبان أو الانصهار؛ حيث إن الانصهار هو تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة باكتسابها للحرارة.
درجة الانصهار
لصهر أي مادة صلبة لا بدّ من تسخينها وإعطائها كمية من الحرارة؛ حيث ترتفع درجة حرارتها حتى تبدأ بالانصهار، فتثبت درجة حرارتها على الرّغم من اكتسابها المزيد من الحرارة إلى أن تنصهر المادة الصلبة بالكامل، وهذه الدرجة تسمى درجة الانصهار.
تعرف درجة الانصهار بأنها درجة الحرارة الثابتة التي تتحول عندها المادة من حالة الصلابة إلى حالة السيولة؛ حيث تمتاز كل مادة صلبة نقية بدرجة انصهار خاصة بها، تختلف عن غيرها من المواد؛ فمثلاً درجة انصهار الثلج تساوي صفر سليسيوس، أما العملية العكسية للانصهار فهي التجمد، وهي تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بفقدانها للحرارة عبر التبريد؛ حيث إنّ فقدان المادة السائلة للحرارة يجعل جزيئاتها تقترب من بعضها، وتتماسك بشكل أكبر، وتزداد قوى التجاذب بينها، كما أن درجة الانصهار للمادة الصلبة النقية ثابتة، فإن درجة التجمد تساوي درجة الانصهار لنفس المادة.
قياس درجة انصهار مادة صلبة نقية عملياً
يمكن قياس درجة انصهار أي مادة صلبة عملياً عن طريق:
- إحضار ميزان حرارة، وأنبوب شعري، وحامل فلزي، وأنبوب زجاجي كبير الحجم، وقطعة مطاط، ومصدر تسخين مثل لهب بنسن، وزيت برافين، وغرام من المادة المراد قياس درجة انصهارها.
- يوضع زيت البرافين في الأنبوب الزجاج، وتوضع المادة المراد قياس درجة انصهارها في الأنبوب الشعري بعد طحنها ورصها في القاع جيداً، ثم يثبت الأنبوب الشعري بميزان الحرارة بواسطة قطعة المطاط، ومن ثم توضع كلها في داخل الأنبوب الزجاجي الكبير المحتوي على الزيت.
- يقرب مصدر التسخين من الأنبوب الزجاجي، وتُلاحَظ درجة الحرارة بين الحين والآخر؛ حيث يلاحظ ارتفاع الحرارة مع التسخين، إلى أن تبدأ المادة الصلبة بالانصهار، عندها تثبت درجة الحرارة والتي تكون هي درجة الانصهار لهذه المادة، وتبقى ثابتةً إلى أن تنصهر المادة بشكل كامل، بعدها تبدأ درجة الحرارة بالارتفاع مجدداً.
