إن كنت من محبين الفيزياء سنقدم لكم خاصية من خواص المواد الصلبة التي تعد من أهم الخواص للمواد وهي الانصهار ، التي عندما تمكن الإنسان من دراستها والتعرف عليها وعلى خواصها وعلى درجات الحرارة الملائمة لكل مادة ، ساعد هذا في الكثير من الاختراعات والصناعات والكثير من المجالات الأخرى ، ولهذا في هذا المقال دعونا نتعرف على درجات انصهار المواد.
درجة الحرارة
درجة الحرارة هو المقياس التي يتم قياس حرارة أو برودة الجسم به ومن الممكن أن نعبر عنها بمقاييس مختلفة ، وكذلك يمكننا مفهوم درجة حرارة الجسم من تحديد الاتجاه التي تنبعث منه الطاقة الحرارية من الجسم .
على سبيل المثل يمكننا أن نحدد الجسم الأكثر سخونة الذي ينقل الحرارة إلى الجسم آخر أقل منه في السخونة ، أي أن الجسم الذي يملك درجة حرارة أعلي يقوم بنقل الحرارة منه إلى الجسم الأقل في درجة الحرارة أو الأكثر برودة ، فثلاً لو قمت بمسك قطعة حديد ساخنة بقطعة قماش ستجد أن قطعة القماش تسخن شيئاً فشيئاً إلي أن تقل درجة حرارة قطعة الحديد ، أما إذا قمت بتسخينها أكثر ستظل هذه القطعة تنقل الحرارة إلي قطعة القماش وتزداد سخونتها مع الوقت حتى تحترق، مع العلم أن درجة الحرارة لا تتساوى مع الطاقة الديناميكية الحرارية للجسم .
مثلاً درجة حرارة عود الثقاب المشتعل أكبر من درجة حرارة جبل ثلجي برغم من أن الطاقة الديناميكية الحرارية له أكبر بكثير من الطاقة الحرارية التي يحتويها عود الثقاب، يمكن وصف درجة الحرارة على أنها خاصية شمولية كالضغط والكثافة رغم أنها تتميز عنهم بأنها مستقلة عن خصائص المادة نفسها ككتلة المادة أو حجمها .
درجة الانصهار
درجة الانصهار هي درجة معين من الحرارة عندما تصل لها حرارة المادة الصلبة تتحول إلى الحالة السائلة ، وتعتبر درجة الانصهار من الخواص المميزة لكل مادة أي أنها تميز المواد الصلبة عن بعضها البعض ، فلكل مادة صلبة درجة انصهار معينة تختلف عن غيرها ومن الممكن أن نستخدم درجة الانصهار لنتعرف على المادة ، حيث أن المواد البلورية مثلاً تنصهر تحت ظروف مختلفة وتحت ضغط جوي مختلف.
انصهار المادة يحدث عند ارتفاع درجة حرارتها بشكل ثابت ومنتظم بكمية كافية تجعل المادة تصل إلى التميع أو ما نسميه الانصهار ، حيث أن الحرارة تقوم بتفكيك جزيئات المادة الصلبة ، فالمادة الصلبة كما نعلم تتميز بترابط جزيئاتها وتماسكها بشكل يجعلها على هذه الحالة التي نراها بها وعلى قدر هذا الترابط بين جزيئات المادة وقلت الفراغات التي بينها وقوة تماسكها تكون قوة صلابة المادة وبالتالي كلما كانت المادة شديدة الصلابة كلما كانت تحتاج إلي حرارة عالية لتنصهر ومن الممكن أن تحتاج المادة إلي ظروف خاصة بها لتنصهر.
مع ارتفاع درجة الحرارة بهذا الشكل الكافي والثابت التي تجعل المادة تنصهر وتتحول إلي الشكل السائل ، وعند نقطة معينة تتوقف الحرارة عن الارتفاع مما يوقف درجة حرارة المادة ولا يحدث أي تغير في درجة حرارة المادة التي تم انصهارها وتحولها إلي الحالة السائلة ، حيث أن الحرارة التي تم استخدامها في تحويل المادة من شكلها وحالتها الصلبة ليجعلها في حالة سائلة من الممكن أن تكون قد استنزفت في هذه العملية .
هذه العملية في بعض الحالات تحتاج إلي طاقة كبيرة ومن الممكن أن لا تتحول كل المادة إلى الحالة السائلة ولكن مع زيادة الحرارة من الممكن أن ترتفع درجة حرارة المادة وتستمر في الانصهار حتى تتحول إلي الحالة السائلة وعندها ستثبت درجة حرارة المادة في حالتها السائلة ، و لكن إذا أردنا أن نستمر في رفع الطاقة الحرارية أكثر فستتحول المادة من السائلة إلى الغازية ولكن هذه الحالة تحتاج إلي طاقة أعلي حتى نتمكن أيضاً من كسر الروابط التي بين جزيئات المادة لتتفكك أكثر وتخرج في شكل غاز وتسمي هذه الحالة بالتبخير والتي تحدث في حالة تسمي الغليان .
الحرارة الكامنة للانصهار
يعبر هذا المصطلح عن الحرارة اللازمة لتحويل واحد جرام من مادة معينة في الحالة الصلبة إلي الحالة السائلة ، حيث تختلف هذه القيمة الحرارية من مادة إلي الأخرى ، فمثلاً تحتاج قطعة الثلج تقريباً إلي 80 سعرة حرارية ليصل إلي نقطة الانصهار ويتحول جرام احد من الثلج إلى ماء، فمن الواضح أن الحرارة الكامنة للانصهار الخاصة بالثلج مرتفعة للغاية ولهذا فإن الثلج يتم استخدامه في الثلاجات، وفي العكس تأتي عملية التجمد التي تعود فيها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة من جديد، حيث تنبعث الحرارة من المادة السائلة بنفس القدر الذي احتاجته في الانصهار.
انصهار الحالة الصلبة
دعونا في النهاية نوضح أكثر عملية الانصهار للمواد الصلبة بعد أن تعرفنا علي درجة الانصهار والحرارة الكامنة لها ، عندما نقوم بعملة الانصهار لبعض المواد فإننا نقوم بوضع المادة الصلبة التي نريد اصهارها تحت درجة حرارة كافية وثابتة إلى أن تصل درجة حرارة المادة إلي ما يسمي بنقطة الانصهار في هذه الحالة تنصهر المادة وتتحول إلي الحالة السائلة وتظل درجة حرارة المادة في شكلها الجديد السائل ثابتة لفترة، ثم تبدأ من جديد في الارتفاع شيئاً فشيئاً حتى تصل إلى ما يسمي بنقطة الغليان حينها تتحول المادة من حالتها السائلة إلي حالتها الغازية وتتبخر.
درجة الحرارة
درجة الحرارة هو المقياس التي يتم قياس حرارة أو برودة الجسم به ومن الممكن أن نعبر عنها بمقاييس مختلفة ، وكذلك يمكننا مفهوم درجة حرارة الجسم من تحديد الاتجاه التي تنبعث منه الطاقة الحرارية من الجسم .
على سبيل المثل يمكننا أن نحدد الجسم الأكثر سخونة الذي ينقل الحرارة إلى الجسم آخر أقل منه في السخونة ، أي أن الجسم الذي يملك درجة حرارة أعلي يقوم بنقل الحرارة منه إلى الجسم الأقل في درجة الحرارة أو الأكثر برودة ، فثلاً لو قمت بمسك قطعة حديد ساخنة بقطعة قماش ستجد أن قطعة القماش تسخن شيئاً فشيئاً إلي أن تقل درجة حرارة قطعة الحديد ، أما إذا قمت بتسخينها أكثر ستظل هذه القطعة تنقل الحرارة إلي قطعة القماش وتزداد سخونتها مع الوقت حتى تحترق، مع العلم أن درجة الحرارة لا تتساوى مع الطاقة الديناميكية الحرارية للجسم .
مثلاً درجة حرارة عود الثقاب المشتعل أكبر من درجة حرارة جبل ثلجي برغم من أن الطاقة الديناميكية الحرارية له أكبر بكثير من الطاقة الحرارية التي يحتويها عود الثقاب، يمكن وصف درجة الحرارة على أنها خاصية شمولية كالضغط والكثافة رغم أنها تتميز عنهم بأنها مستقلة عن خصائص المادة نفسها ككتلة المادة أو حجمها .
درجة الانصهار
درجة الانصهار هي درجة معين من الحرارة عندما تصل لها حرارة المادة الصلبة تتحول إلى الحالة السائلة ، وتعتبر درجة الانصهار من الخواص المميزة لكل مادة أي أنها تميز المواد الصلبة عن بعضها البعض ، فلكل مادة صلبة درجة انصهار معينة تختلف عن غيرها ومن الممكن أن نستخدم درجة الانصهار لنتعرف على المادة ، حيث أن المواد البلورية مثلاً تنصهر تحت ظروف مختلفة وتحت ضغط جوي مختلف.
انصهار المادة يحدث عند ارتفاع درجة حرارتها بشكل ثابت ومنتظم بكمية كافية تجعل المادة تصل إلى التميع أو ما نسميه الانصهار ، حيث أن الحرارة تقوم بتفكيك جزيئات المادة الصلبة ، فالمادة الصلبة كما نعلم تتميز بترابط جزيئاتها وتماسكها بشكل يجعلها على هذه الحالة التي نراها بها وعلى قدر هذا الترابط بين جزيئات المادة وقلت الفراغات التي بينها وقوة تماسكها تكون قوة صلابة المادة وبالتالي كلما كانت المادة شديدة الصلابة كلما كانت تحتاج إلي حرارة عالية لتنصهر ومن الممكن أن تحتاج المادة إلي ظروف خاصة بها لتنصهر.
مع ارتفاع درجة الحرارة بهذا الشكل الكافي والثابت التي تجعل المادة تنصهر وتتحول إلي الشكل السائل ، وعند نقطة معينة تتوقف الحرارة عن الارتفاع مما يوقف درجة حرارة المادة ولا يحدث أي تغير في درجة حرارة المادة التي تم انصهارها وتحولها إلي الحالة السائلة ، حيث أن الحرارة التي تم استخدامها في تحويل المادة من شكلها وحالتها الصلبة ليجعلها في حالة سائلة من الممكن أن تكون قد استنزفت في هذه العملية .
هذه العملية في بعض الحالات تحتاج إلي طاقة كبيرة ومن الممكن أن لا تتحول كل المادة إلى الحالة السائلة ولكن مع زيادة الحرارة من الممكن أن ترتفع درجة حرارة المادة وتستمر في الانصهار حتى تتحول إلي الحالة السائلة وعندها ستثبت درجة حرارة المادة في حالتها السائلة ، و لكن إذا أردنا أن نستمر في رفع الطاقة الحرارية أكثر فستتحول المادة من السائلة إلى الغازية ولكن هذه الحالة تحتاج إلي طاقة أعلي حتى نتمكن أيضاً من كسر الروابط التي بين جزيئات المادة لتتفكك أكثر وتخرج في شكل غاز وتسمي هذه الحالة بالتبخير والتي تحدث في حالة تسمي الغليان .
الحرارة الكامنة للانصهار
يعبر هذا المصطلح عن الحرارة اللازمة لتحويل واحد جرام من مادة معينة في الحالة الصلبة إلي الحالة السائلة ، حيث تختلف هذه القيمة الحرارية من مادة إلي الأخرى ، فمثلاً تحتاج قطعة الثلج تقريباً إلي 80 سعرة حرارية ليصل إلي نقطة الانصهار ويتحول جرام احد من الثلج إلى ماء، فمن الواضح أن الحرارة الكامنة للانصهار الخاصة بالثلج مرتفعة للغاية ولهذا فإن الثلج يتم استخدامه في الثلاجات، وفي العكس تأتي عملية التجمد التي تعود فيها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة من جديد، حيث تنبعث الحرارة من المادة السائلة بنفس القدر الذي احتاجته في الانصهار.
انصهار الحالة الصلبة
دعونا في النهاية نوضح أكثر عملية الانصهار للمواد الصلبة بعد أن تعرفنا علي درجة الانصهار والحرارة الكامنة لها ، عندما نقوم بعملة الانصهار لبعض المواد فإننا نقوم بوضع المادة الصلبة التي نريد اصهارها تحت درجة حرارة كافية وثابتة إلى أن تصل درجة حرارة المادة إلي ما يسمي بنقطة الانصهار في هذه الحالة تنصهر المادة وتتحول إلي الحالة السائلة وتظل درجة حرارة المادة في شكلها الجديد السائل ثابتة لفترة، ثم تبدأ من جديد في الارتفاع شيئاً فشيئاً حتى تصل إلى ما يسمي بنقطة الغليان حينها تتحول المادة من حالتها السائلة إلي حالتها الغازية وتتبخر.
