المواد الصلبة

  مقارنة بين المواد الصلبة والمواد السائلة :

المواد الصلبة	المواد السائلة
قاسية	غير قاسية ولها خاصية التدفق
يمكن أن تقطع إلى قطع	لا يمكن أن تقطع
تحتفظ بشكلها	لا تحتفظ بشكل وتأخذ شكل الوعاء
يمكن دفعها	لا يمكن دقعها حيث أن اليد تتحرك خلالها .

- الشبكة البلورية : نمط ثابت ومنتظم يتشكل عندما تنخفض درجة حرارة السائل بحيث يقل متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته .

- يمكننا تصنيف المواد الصلبة إلى نوعين :

المواد الصلبة البلورية	المواد الصلبة غير البلورية
مواد صلبة متجمدة	سوائل لزجة بطيئة التدفق
لها حجم وشكل محددان	لها شكل وحجم محددان
جزيئاتها مصطفة بأنماط مرتبة ومنظمة	جزيئاتها ليس لها ترتيب منتظم
أمثلة عليها : الجليد ، الكوارتز البلوري .	أمثلة عليها : الزبد ، الكوارتز الزجاجي .

- ملاحظة : الكوارتز البلوري والكوارتز غير البلوري متماثلان كيميائيا ولكن خصائصهما الفيزيائية مختلفة .

- علل : المواد الصلبة أكثر كثافة من السوائل .

لان جزيئات المادة الصلبة عند تجمدها تعيد ترتيب نفسها لتصبح قريبة من بعضها أكثر مما كانت عليه في الحالة السائلة .

- تزداد درجة التجمد بزيادة الضغط على سطح السائل .

- تنخفض درجة تجمد الماء قليلا بزيادة الضغط على سطحه .

- علل : تنخفض درجة تجمد الماء قليلا بزيادة الضغط .

لان الماء يتمدد عند تجمده فإن الزيادة في الضغط تجبر الجزيئات على الاقتراب بعضها من بعض لتقاوم التجمد .

- علل : تكون طبقة رقيقة من الماء السائل بين الزلاجات و الجليد .

لأن الطاقة الحرارية المتولدة نتيجة الاحتكاك بين الزلاجات والجليد كافية لصهر الجليد .

- مرونة المواد الصلبة : قدرة الأجسام الصلبة على العودة إلى شكلها الأصلي عند زوال تأثير القوى الخارجية .

- لا يعود الجسم إلى شكله الأصلي إذا حدث تشوه كبير لأنه قد تجاوز حد مرونته .

- تعتمد المرونة على القوى الكهرومغناطيسية التي تحافظ على بقاء جزيئات المادة معا .

- قابلية الطرق والسحب : خاصيتان تعتمدان على تركيب المادة ومرونتها ، الذهب قابل للطرق فيمكن تشكيله على صورة رقائق دقيقة جدا ، النحاس قابل للسحب فيمكن سحبه على شكل أسلاك .

- وصلات التمدد : فجوات صغيرة "فواصل" تترك بين أجزاء الجسور الخرسانية و الفولاذية .

- علل : يترك المهندسون فجوات بين أجزاء الجسور الخرسانية والفولاذية . للسماح بتمدد أجزاء الجسر في أيام الصيف فلا يتقوس أو تتحطم أجزاؤه .

- تستخدم المواد المصممة لتتمدد حراريا بأقل ما يمكن في صنع زجاج الأفران ، صنع مرايا التلسكوبات الكبيرة .

- التغير في طول المادة الصلبة يتناسب طرديا مع التغير في درجة الحرارة و طول الجسم .

- معامل التمدد الطولي : التغير في الطول مقسوما على طول الجسم و التغير في درجة الحرارة .

- معامل التمدد الحجمي : التغير في الحجم مقسوما على حجم الجسم والتغير في درجة الحرارة .

- قوانين مهمة :

معامل التمدد الطولي a

معامل التمدد الحجمي B

حيث أن :

L  = التغير في الطول

L1 = الطول في الجسم

T = درجة الحرارة

V = التغير في الحجم

V1 = حجم الجسم

- علل : للفولاذ و الاسمنت المستخدم في المباني معامل التمدد نفسه . حتى يتمددان بنفس الدرجة فلا تتصدع المباني في الأيام الحارة .

- يعتبر تمدد حشوات الأسنان وتقلصها بالمعدل نفسه لتمدد مينا الأسنان مثالا على التمدد الحراري .

- المزدوج الحراري : شريحة ثنائية المعدن تستخدم في منظمات الحرارة

- يتكون المزدوج الحراري من شريحة نحاسية صفراء مثبتة بجوار شريحة من الحديد .

- يستخدم المزدوج الحراري في منظمات الحرارة (الثيرموستات)في أجهزة التدفئة والتبريد .

-  عمل المزدوج الحراري :

       ·       عند التسخين يتمدد النحاس الأصفر أكثر من تمدد الحديد فينحني الشريط .

       ·       في أجهزة التدفئة : إذا بردت الغرفة ينحني في اتجاه نقطة التوصيل الكهربائي فيشغل المسخن وحينما تصل درجة الحرارة إلى الدرجة المحددة في الثيرموستات ينحني في الاتجاه المعاكس فيوقف عمل المسخن .

       ·       في أجهزة التبريد : إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى حد معين في الثيرموستات ينحني الشريط لإحداث توصيل كهربائي يشغل المبرد وعندما تنخفض الحرارة عن حد معين ينحني في الاتجاه المعاكس فيوقف عمل المبرد .