تصف نظرية الحركة الجزيئية سلوك المادة بالاعتماد على ماذا ؟

كتابة: شيماء يوسف آخر تحديث: 12 نوفمبر 2022 , 02:20

تصف نظرية الحركة الجزيئية سلوك المادة بالاعتماد على

حركة الجسيمات .

يمكن تعريف الحركة الجزيئية على أنها حركة الجسيمات أو الجزيئات باتجاه معين، كما أنّ درجة الحرارة تمثّل المؤثر على الحركة الجزيئية، وذلك لأنّ الطاقة الحركية تتناسب بشكل طردي مع درجة حرارة الجزيئات، فدرجة الحرارة عمومًا قياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات الغاز.[1]

نظرية الحركة الجزيئية

تـوّضح نظرية الحركة الجزيئية حالة المادة استنادًا على أنَّ المادة مكونة من مجموعة جسيمات صغيرة الحجم دائمة الحركة، كذلك تساهم النظرية في معرفة خصائص وسلوكيات المواد سواء الصلبة أو السائلة، أو الغازات، ولـكن تنطبق نظرية الحركة الجزيئية عمومًا على الغازات وتحديدًا على الغاز المثالي، وهو مجرد غاز وهمي يتكيّف سلوكه مع افتراضات النظرية، وبالرغم من أنّ الغازات لا تكون في حالة مثالية تمامًا إلا أنها قريبة للغاية من للمثالية.

الجدير بالذكر أنَّ لـنظرية الحركة الجزيئية عدّة افتراضات تنطبق على الغازات، وتظهر تلك الافتراضات الخمسة في ما يلي:

  • تتكون الغازات من أعداد كبيرة للغاية من الجزيئات الصغيرة والمتباعدة عن بعضها مقارنةً بحجمها: تنقسم جسيمات الغاز لذرات أو جزيئات، ولكن في هذه الافتراضية تكون المسافة بين جزيئات الغاز مختلفة عن المسافة بين جسيمات المواد الصلبة أو السائلة، إذ تظهر المسافة بين الجزئيات أكبر بكثير من المسافة بين الجسيمات، حيثُ يتكون حجم الغاز من المساحات الفارغة بين الجسيمات.
  • جزيئات الغاز حركتها سريعة وثابتة في اتجاهات عشوائيّة: تعمل حركة الجزيئات السريعة والثابتة منحها نسبة كبيرة إلى حد ما من الطاقة الحركية، إذ أنّ الطاقة الحركية للجزئيات هي طاقة الجسم نتيجة حركته، كما تظل جزيئات الغاز في حركتها في خط مستقيم حتى الاصطدام بجسيم آخر أو أحد جوانب صندوق الغاز.
  • الاصطدام بين جزيئات الغاز وجزيئات وجدران الحاوية تصادمات مرنة: يُعرف التصادم المرن بالتصادم الذي لا يُسبب فقدان للطاقة الحركية للجزيئات، كما يمكن للتصادم المرن أن ينقل الطاقة الحركية من جسيم إلى جسيم آخر مـع ثبات كمية طاقة الجسيمات المتصادمة.
  • لا توجد قوى تجاذب أو تنافر بين جزيئات الغاز: تساهم قوى الجاذبية في تضاعف وتكاثف الغاز ليتحول إلى سائل، ولكن جزيئات الغاز المثالي لا تمتلك قوى جاذبية، لذلك تكون حركة كل جسيم بعيدة تمامًا ومستقلة بذاتها عن الجسيم الآخر وهكذا.
  • متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات الغاز يعتمد على درجة حرارة الغاز: تتناسب الطاقة الحركية طرديًا مع درجة حرارة الغاز، لذلك عند زيادة درجة حرارة جزيئات الغاز تزداد معها طاقة الحركة وسرعة الجزيئات، مع ذلك لا تمتلك جميع الجزيئات نفس السرعة وبالتالي ليست نفس الطاقة الحركية أيضًا.[2]

أنواع الحركة الجزيئية

  • حركة انتقالية.
  • حركة دورانية.
  • حركة اهتزازية.
  • حركة الكترونية.

حركة انتقالية: يمكن للجزيئات في تلك الحركة الانتقال من مكان إلى مكانٍ آخر، في نفس اتجاهها أو اتجاه آخر مختلف، ومع ذلك تكون الجزئيات على نفس محورها دون تغيير.

حركة دورانية: يشير اسم الحركة إلى معناها، حيثُ يمكن للجزئيات في تلك الحالة الدوران داخل المحور أو وحوله.

حركة اهتزازية: تتمكن الجزئيات في الحركة الاهتزازية من الاهتزاز في موضعها، والجدير بالذّكر أن تلك الاهتزازات للجزيئات شائعة للغايـة في المواد الصلبة.

حركة إلكترونية: تنتقل الإلكترونات في الحركة الإلكترونية من مكانٍ إلى آخر، وأيضًا من مدار معيّن إلى مدار آخر، مع العلم أنّ حركة الإلكترونات تتسبب في تغيير لون المواد.

الجدير بالذّكر أنَّه في الحركة الاهتزازية تكون حركة الجزيئات ذهابًا وإيابًا، إنما الجزيئات في الحركة الدورانية تدور في الفضاء، كذلك تكون حركة الجزيئات ثابتة في اتجاه معين في الحركة الانتقالية، ونجد قدرة جزيئات المواد الصلبة على الحركة الاهتزازية نتيجة لقوة الروابط بين جزيئاتها.

الحركة الجزيئية العشوائية

تتخذ جزئيات الغازات أو الحالة الغازية عمومًا حركة عشوائية، بخلاف جزئيات المواد الصلبة والسائلة، لذا نجد الغاز على شكل الحاوية أو صندوق الغاز ومنتشرًا سريعًا في الفضاء، ولعل تلك الحركة العشوائية للغازات نتيجة لارتفاع نسبة الطاقة الحركية للجزيئات.

كذلك تكون الفراغات والمساحات بين جزيئات الحالة الغازية كبيرة للغاية، وتأخذ تلك الجزئيات ثلاث حركات من أنواع الحركة الجزيئية وهما “حركة اهتزازية، حركة دورانية، حركة انتقالية” على سبيل المثال يمكن أن تتحرك الجزئيات الغازية ذهابًا وإيابًا، أو تدور في الفضاء، أو تتحرك في اتجاهات معينة.[1]

يزداد معدل سرعة الجسيمات بزيادة درجة الحرارة

نعم، العبارة صحيحة .

حـيثُ تزداد الطاقة الحركية لجزيئات المادة، مع زيادة درجة الحرارة مما يعني زيادة معدل سرعة الجسيمات، إذ تتناسب درجة الحرارة طرديًا مع الطاقة الحركية.

في التصادم المرن لا تفقد الطاقة الحركية ولكنها تنتقل بين الجسيمات المتصادمة

نعم، عبارة صحيحة .

إذ يظهر معنى التصادم المرن في عدم خسارة الطاقة الحركية الخاصة بالجزئيات عند التصادم، بل تنتقل تلك الطاقة من جسيم لآخر وتظل طاقة الجسيمات المتصادمة ثابتة.

مقياس لمتوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة

درجة الحرارة .

كما ذكرنا أنَّ طاقة الحركة تتناسب طرديًا مع درجة الحرارة، لذلك فإن مقياس الطاقة الحركية لجزئيات المادة يعتمد على درجة الحرارة بشكل أساسي، فكلما زادت درجة الحرارة كلما زادت سرعة الجسيمات وطاقتها الحركية.[1]

من خصائص الغازات

  • الانضغاطية.
  • التوسع.
  • الانتشار.
  • كثافة منخفضة.
  • ممارسة الضغط.

الانضغاطية: تمتلك جزيئات الغاز مساحات كبيرة للغاية تتخلل في وسطها، وذلك عن طريق انضغاط الغاز منا يساعد في اقتراب الجزيئات من بعضها بشكل أكبر، وبالتالي تقل المساحة بينها، ومع إمكانية تقليل حجم الغاز تُعرف تلك الخاصية بالضغط أو الانضغاطية.

كذلك تستطيع درجة الحرارة التحكم بحجم الغاز، فعندما تكون الحرارة منخفضة يقل حجم الغاز، كما تنخفض كمية الطاقة الحركية للجسيمات، وتقل سرعة الجسيمات وتبدأ في الابتعاد عن بعضها بصورة أقل مما يقلل من الحجم.

التوسع: ممارسة الضغط على الغاز يؤدي إلى تقلّص حجمه، وبالمثل عند إزالة الضغط يتمدد الغاز، ومع زيادة درجة الحرارة تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الغاز، لذلك تتحرك بصورة سريعة وتبتعد عن بعضها البعض، فيزداد حجم الغاز وتتوسع المسافة.

الانتشار: تُـعرف جزيئات الغاز بحركتها الدائمة وسرعتها العالية، وعند خلط غازين ستمر أحد جزيئات تلك الغازات إلى الفضاء عبر جزيئات الغاز الآخر، ونتيجة لذلك تكون الغازات مختلطة تمامًا وبشكل متجانس.

كثافة منخفضة: نظرًا لامتلاك مساحات كبيرة للغاية بين جزيئات الغاز، تكون أحجامها كبيرة أيضًا مقارنةً بكتلتها، لهذا السبب تحمل كثافة أقل، على سبيل المثال إذا أردنا تحويل 1 ملي من الماء عند درجة حرارة 39.2 درجة فهرنهايت، إلى عنصر البخار عند 212 درجة فهرنهايت وضغط 1- جو ، فسيكون الحجم 1700 مل.

ممارسة الضغط: بالنظر إلى المادة الصلبة نجدها تمارس الضغط في اتجاه هابط، بينما السوائل تمارس الضغط على الأسفل والجوانب، أما الغازات فتمارس ضغطها في جميع الاتجاهات، إذ ينتج هذا الضغط عن اصطدام وضغط جسيمات الغاز في الجدران.[3]

إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى