حالات المادة – النموذج الجسيمي عند التسخين والتبريد

ماذا تعرض

يفسّر النموذج الجسيمي حالات المادة الثلاث بطريقة ترتيب الجسيمات وحركتها. في المادة الصلبة تتراص الجسيمات في نمط منتظم وتهتز حول مواضع ثابتة؛ وفي السائل تبقى متقاربة لكن بعضها ينزلق فوق بعض؛ وفي الغاز تكون متباعدة وتتحرك بحرية في جميع الاتجاهات. يمنح التسخين الجسيمات طاقة أكبر. وعند درجة الانصهار ودرجة الغليان تبقى درجة الحرارة ثابتة بينما تُستهلك الطاقة المكتسبة في تغيير الحالة، ولهذا تظهر أجزاء مستوية في منحنى التسخين.

طريقة الاستخدام

اختر مادة ودرجة حرارة ابتدائية، ثم اضغط «تسخين» وراقب الجسيمات ومنحنى درجة الحرارة مع الزمن معًا. اضغط «تثبيت» عندما يستوي المنحنى واسأل الطلاب عمّا تفعله الجسيمات في هذه اللحظة. اضغط «تبريد» لعكس العملية عبر التكاثف ثم التجمد. اسحب منزلق «T:» لضبط درجة الحرارة نفسها للماء والإيثانول والزئبق والأكسجين، وقارن حالاتها.

المعاملات القابلة للتغيير

• المادة الماء (ينصهر عند 0 °C، يغلي عند 100 °C), الإيثانول (−114 °C، 78 °C), الزئبق (−39 °C، 357 °C), الأكسجين (−219 °C، −183 °C)
• درجة الحرارة الابتدائية -250–400 °C
• معدل التسخين / التبريد 5–40 °C/s
• عدد الجسيمات 20–80
• عرض منحنى درجة الحرارة مع الزمن

أسئلة للاستكشاف

1. عندما يغلي الماء، هل ترتفع درجة حرارته؟ وماذا يُظهر المنحنى خلال هذا الوقت؟
2. كيف يختلف ترتيب الجسيمات وحركتها بين المادة الصلبة والسائلة والغازية؟
3. عند درجة حرارة −50 °C، في أي حالة يكون كل من الزئبق والإيثانول؟