ملتقى طلاب وطالبات جامعة الملك فيصل,جامعة الدمام - الفيزياء نقاشات فيزيائية ..... هلموا يا محبات الفيزياء

من المعروف لدي معظم الناس وخاصة طلاب المدارس أن حالات المادة ثلاث حالات وهى الحالة الصلبه والسائله والغازيه وحاليا اضيف اليها حاله البلازما لكن عند البحث في كتب مرحله ما بعد الدراسه الجامعيه سنجد المعلومه النهائيه وهي أن المادة لا توجد في حالة واحدة فقط و لا إثنتين و لا ثلاث حالات و لا حتى أربعة فكم تتوقع أن يكون عدد حالات المادة؟؟

سبعة؟ كلا جرب رقماً أعلى…تسعة؟ أعلى أيضاً…ثلاثةعشر؟ لقد اقتربت…ماذا تقول خمسة عشر؟ أحسنت إنها –حتى الآن- خمسة عشر حالة و الله أعلم كم حالة ستصبح؟؟

ولنتعرف الان على هذه الحالات:-

1-حالة بوز-انشتاين (Bose-Einstein condensates) :-
قبل أن نبدأ بشرح ماهي هذه الحالة يجب أن نذكر قصة تاريخية بسيطة…
في عام 1924 كان هناك فيزيائي هندي أسمه ساتياندرا ناه بوزه Satyendra Nath Bose قد بدأ يفكر بحالة جديدة للمادة و سنشرح ماهيتها لاحقاً…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_02.jpg

عندما قام بعرضها لم ترض أي مجلة علمية بأن تنشرها كما وصفوا فكرته بالمجنونة…
لكن بوز لم يستسلم و قام بعرض فكرته على شخص أخر صاحب عقل اكثر تفهماً للأفكار المجنونة ألا و هو العالم المعروف البرت آنشتاين , Albert Einsteinو الذي تحمس للفكرة و قام بنشرها بأسمه مما سبب في انتشارها و قبولها في الأوساط العلمية و من ثم تسميتها بإسمها الحالي…

http://www.ibda3world.com/wp-content...n4-580x580.jpg

عندما نأتي للشرح العلمي لهذه الحالة فيجب علينا أن نعرف أولاً شيئاً يسمى بالصفر المطلق…
جميعنا يعلم ان حركة جزيئات المادة تسرع عن التسخين و تبطأ عند التبريد لذا فمن اللازم أن تتوقف حركة الجزيئات عند درجة معينة من الحرارة ألا و هي الصفر الملطق و الذي يساوي
على المقياس المئوي -273.15 درجة مئوية…
طبعاً من المستحيل تقريباً أن تصل درجة الحرارة إلى هذه الدرجة طبيعياً بدون أية مؤثرات خارجية و لكن ماذا سيحدث لو حدث هذا؟
نحن نعلم بأن الذرات تدور كل في جهة و لكن عندما تصل درجة الحرارة إلى الصفر المطلق فهنا سنلاحظ ظاهرة عجيبة…ستبدأ بعض الذرات بالإتحاد مكونة ذرة واحدة كبيرة سوداء و تبتلع ما حولها من الذرات حتى يصبح الجسم بالكامل عبارة عن كرة سوداء …

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_04.jpg

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_05.jpg

ستطاع العلماء الوصول لهذه الحالة عملياً في المختبر عام 1995 على يد العالمين اريك كورنيل (على اليمين) Eric Cornell و كارل ويمان )على اليسار) Carl Wiemanو استحقا لهذا التأهل لجائزة نوبل للفيزياء لعام 2001…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_06.jpg

تخيلوا ماذا سيحصل لو وصلت درجة حرارة الكون إلى الصفر المطلق +_+ أولاً سيتوقف الكون عن الحركة و ستتوقف التفاعلات الكيميائية عن الحدوث و تدريجياً ستتحول جميع الأجسام في الكون إلى شكل كروي أسود…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_07.jpg

2-حالة السيولة الفائقة (Superfluids) :-
على الرغم من تشابه الأسماء بين السائلة و حالة السيولة الفائقة إلا أن خصائصهما قد تكون متعاكسة تقريباً بدون اي وجه تشابه…
إن حالة السيولة الفائقة تحدث للمواد في درجات حرارة أكبر بقليل من درجة الصفر المطلق و ما إن تصل لهذه الحالة فإن كل منطق يختفي لتبدأ الغرابة بفرض نفسها على الكل…
فمنذ البداية فهذه الحالة لا تبقى في نفس الإناء فما إن تضعها في هذا الإناء فإنها تتسلق الجدران لتنساب إلى الخارج…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_08.jpg

كما أن هذه السوائل لا تملك قوى تلاصق فلو وضعتها في كأس و قمت بتدوير الكأس فإن الكأس سيدور بينما سيبقى السائل كما هو دون ان يتحرك…
كما أن هذه السوائل لديها القدرة على تسلق جدران الكأس الذي توضع فيه…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_09.jpg

و أيضاً فهذه الحالة تخالف ديناميكيا الحرارة المعروفة فعادة يصبح انتقال الحرارة أسرع كلما كان الفرق في الحرارة أكبر أما في هذه الحالة فهو العكس تماما!!!

تخيل أنك تحاول الشرب من كأس يحوي بداخله على سائل فائق فماذا كان سيحدث؟؟

3-حالة البلازما (Plasma) :-

قبل أن نشرح هذه الحالة يجب ان نعلم بأننا في كوكب الأرض نعيش في جنة حقيقية فعندما تخرج في عز الظهر إلى الشارع و درجة الحرارة تتجاوز الخمسين درجة مئوية فيجب أن تعلم بأنك محظوظ جداً حيث أن هذه الحرارة تعد باردة مقارنة ببقية الكون…

http://www.ibda3world.com/wp-content...10-580x580.jpg

على الرغم من أن حالة البلازما هي الأقل توافراً على الأرض و لكنها هي الأكثر تواجداً في الكون حيث تشكل أكثر من 99% من مكونات الكون لأن البلازما لا تتشكل إلا في درجات الحرارة و الضغط العالية جداً جداً (حوالي 10000000 درجة مئوية) و عندما تصل المادة لى هذه الحالة فإن أنوية الذرات تنفصل عن إلكتروناتها و يصبح كل منهما حر الحركة…

http://www.ibda3world.com/wp-content...11-580x294.jpg

و البلازما غير موجودة في الطبيعة على الأرض و لكن كالعادة فإن العلماء يطمحون إلى صناعتها في المختبر و لا أدري من أين سيحضرون فرناً حرارته 10000000 درجة مئوية…
4-الحالة الصلبة البلورية (Crystalline) :-
هذه الحالة هي حالة تجمع بين خواص الحالة الصلبة و السائلة و لكن خواصها أقرب إلى خواص المادة الصلبة و المميز فيها هي أنه مهما كان تكافئ ذرات المادة في هذه الحالة فإن كل ثلاث ذرات منها سترتبط مع بعضها البعض مخالفة جميع قوانين الكيمياء الحديثة!!!

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_12.jpg

5-الحالة السائلة البلورية (Liquid crystal) :-
هذه الحالة هي حالة تجمع بين خواص الحالة الصلبة و السائلة و لكنها على العكس من الحالة الصلبة البلورية فأن خواصها أقرب إلى الحالة السائلة فجزيئات المادة تتخذ شكل الوعاء الحاوي لها كما أنه يمكنها الإنسياب و لكنها على العكس من السوائل تشير جميعها لنفس الإتجاه…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_13.jpg

6-حالة التنظيم المغناطيسي (Magnetically ordered) :-
هذه الحالة تحدث عند درجات الحرارة حوالي 770 درجة مئوية و ما إن تصل إلى هذه الدرجة فإن المادة تتحول لتصبح مغناطيسية (طبعاً في حالة المواد المعدنية) و في حالة المواد الغير معدنية فإن نصف الذرات تتحرك في إتجاه و النصف الأخر تتحرك في الإتجاه المعاكس…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_14.jpg

7- حالة جزيئات ريدبريج (Rydberg molecules) :-
هي حالة غير مستقرة من البلازما و قد أمكن تصنيعها في المختبرات عام 2009 بإستخدام جزيئات الريبيديوم…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_15.jpg

8-حالة بلازما الكوارك جلون (Quark-gluon plasma) :-
هذه الحالة هي حالة متقدمة من البلازما حيث لا تنفصل النواة عن الإلكترونات فقط بل تنفصل النيترونات عن البروتونات أيضاً و قد تم اكتشاف هذه الحالة عام 2000 …
9-حالة المادة المضغوطة (Degenerate matter) :-
هذه الحال هي من الحالات التي لا يمكن أن توجد في الأرض بأي حال من الأحوال حيث أنها (من اسمها) لا توجد إلا في الثقوب السوداء و الأقزام البيضاء حيث يكون الضغط اكثر ما يمكن مما يؤدي إلى إتحاد جميع مكونات الذرة في حالة أشبه ما تكون بحالة بوز-انشتاين و لكن حالة بوز-انشتاين تحدث في درجة الصفر المئوي بينما تحدث هذه الحالة بواسطة الضغط لا البرودة و هذه الحالة ما تزال تحت البحث حتى الآن…

http://www.ibda3world.com/wp-content.../matter_16.jpg

10-حالة الصلابة الفائقة (Supersolid) :-
هي حالة أخرى من الحالة الصلبة البلورية و لكن مع أختلاف عدد الجزيئات المترابطة حيث أنها تصبح أربع جزيئات…
11-حالة سائل شبكة الأوتار (String-net liquid) :-
في هذه الحالة فإن جميع إلكترونات الذرة تتحرك في نفس الإتجاه مهما كانت المؤثرات الخارجية…
12-حالة الزجاج الفائق (Superglass) :-
هي حالة ثالثة من الحالة الصلبة البلورة –الن تنتهي أبداً!!- و لكن في هذه المرة فإن عدد الذرات المترابطة خمس ذرات…
13-الحالة الصلبة (Solid)
14-الحالة السائلة (Liquid)
15-الحالة الغازية (Gas)

في النهاية فهل هذه هي الحالات الوحيدة الموجودة في الطبيعة؟؟
طبعاً لا فهناك حالات تحت الدراسة من أجل إضافتها و لكن مهما تعددت حالات المادة فإنها في كتاب الكيمياء لا تزال……..ثلاثة

المصادر:- Wikipedia

وش رآيكم بالكلآم هذآ ... يعني آكثر من 4 بكثير :cool: