[ فيزياء ] أهم 7 معلومات عن المادة.. خصائصها واستخداماتها # اخر تحديث اليوم 2024-04-16

تم النشر اليوم 2024-04-16 | أهم 7 معلومات عن المادة.. خصائصها واستخداماتها

أمثلة لاستخدامات المواد المعدنية

الحديد
يستخدم الحديد في بناء المباني، حيث يستعمل لعمل هياكل المباني والكباري ويُستخدم حديد التسليح للخرسانة، وكذلك يستخدم في صناعة المسامير والأنابيب.
الألومنيوم:
يستخرج الألومنيوم من خام البوكسيت، ويُمكن إضافة بعض المواد المعدنية الأخرى كالمنجنيز أو النحاس أو المغنيسيوم أو السيلكون حتى نحصل على خواص جديدة للألومنيوم ونحسن القوة الميكانيكية.خواص الألومنيوم: مادة تستخدم في الإنشاءات لما لها من خصائص، مثل: المقاومة العالية للصدأ، المرونة العالية مما يسهل تشكيله، قليلة المقاومة للضغط، غير سام.
استعمالات الألومنيوم:
في تصنيع النوافذ والأبواب وواجهات المباني.أسلاك الألومنيوم: في صناعة الكابلات وأسلاك الكهرباء.أنابيب الألومنيوم: في الأعمال الصحية والتدفئة وصناعة الثلاجات.الستائر المعدنية.

أمثلة لاستخدامات المواد غير المعدنية

الخشب:
يستخرج من الأشجار، مثل: الصنوبر والشوح، وهي أشجار ذات أخشاب لينة سهلة التشكيل والتشغيل.وهناك أشجار الأخشاب الصلبة وهي أكثر مقاومة للاحتكاك والماء والأحماض، لذلك تُستخدم في صناعة الأبواب والشبابيك والسلالم والأثاث، مثل: خشب الزان والبلوط والجوز والقرو.
مادة البلاستيك:
من المواد المستخدمة حاليا في إنشاءات المباني، لرخص ثمنه وسهولة التركيب والتشكيل.تسمى مادة البلاستيك: متعددة كلوريد الفينيل (بي ڤي سPVC Polyvinyl-chloride)، لكن هناك مخاوف حول تأثيره على البيئة وصحة العامة.من خواص هذه المادة: أنها مادة مرنة مقاومة للشد، ومادة عازلة للحرارة، لها مقاومة للماء والرطوبة، غير قابلة للصدأ، ومقاومة للأحماض والقلويات، وهي عازلة للكهرباء؛ لذلك فلها استخدامات متعددة مثل: رولات لعزل الأسطح والمباني المغمورة في الماء، وتستخدم في تبطين القنوات وحمامات السباحة والأنفاق، أغطية للأرضيات، وفي صناعة مواسير المياه والخراطيم والأنابيب الصحية، وأغطية وعوازل لأسلاك الكهرباء، إطارات النوافذ والأبواب بدل الألومنيوم والخشب.


الزجاجGlass
هي مادة قاسية وشفافة، لا تزوب في الماء، مقاومة للعوامل الجوية، تمرر الضوء؛ لذلك تُستخدم في صنع النوافذ والأبواب.
المواد الأساسية في تصنيع الزجاج:
السيليكا: يسهل الحصول عليها من الرمل المحتوي على نسبة عالية من أكسيد السيليكا وأقل في الشوائب، من أفضلها رمل الكوارتز لكنه غالي الثمن وصعب في التحضير.الفلدسبار: يستخدم بشكل كبير لنقاءيه ورخص ثمنه وسهولة الانصهار.البوراكس: يحتوي على أكسيد البورون والصوديوم، الزجاج المحتوي على هذا الأكسيد مقاوم للكسر عند التسخين أو التبريد فجأة.الكلس والدولوميت: يوجد بها أكسيد الكالسيوم، الذي يساعد على صلابة الزجاج.
أنواع الزجاج:
البيركس: مقاوم للحرارة، لا ينكسر عند التسخين؛ لذلك يُصنع منه الصحون والأكواب وزجاجات المختبرات.الزجاج الصواني: يستخدم في الأجهزة البصرية والمجوهرات الصناعية والأجهزة الكهربائية؛ لأنه عازل للكهرباء.الألياف الزجاجية: تُصنع بشكل دقيق، وتُستخدم كمادة عازلة للحرارة، وتُصنع منها الملابس الواقية من الحريق.

ما هي خواص المواد؟

الخواص الحرارية
درجة انتقال الحرارة بين الذرات ومُعامل التمدد الحراري ومُعامل الانتشار، فهناك مواد مُوصلة جيدة للحرارة، مثل: المعادن، لذلك تُستخدم في حياتنا العملية في صناعة أواني الطهي، أما المواد الغير موصلة للحرارة فتستخدم في صناعة مَقابض الأواني.
الخواص الكيميائية
هي أهم الخصائص المميزة للمادة، وتؤثر في التفاعلات الكيميائية بين المواد وبعضها.
الخواص المغناطيسية
هي الانجذاب لبعضها أو التنافر؛ فنجد الحديد ينجذب للمغناطيس، أما المواد الخشبية فلا تنجذب للمغناطيس.
الخواص الصوتية
سرعة انتقال الصوت داخل المادة، كمعدل امتصاص الصوت والانكسار، والتي اُستخدمت في المواد العازلة للأصوات في أستوديوهات القنوات حيث يتم عزل الصوت.
الخواص الإشعاعية:
كخواص العديد من الأشعة المحيطة بنا، مثل: الأشعة السينية وجاما وبيتا، واُستخدمت هذه الأشعة في مجالات متعددة من حياتنا في الطب لتصوير العظام والأعصاء الداخلية مما يساعد في تشخيص الحالات المرضية بشكل دقيق.كما اُستخدمت في المطارات للكشف عن المواد المتفجرة والمخدرات.كما اُستخدمت بعض الإشعاعات في التعقيم من الميكروبات.
الخواص الكهربائية
هناك مواد مُوصلة جيدة للكهرباء وأخرى مواد عازلة للكهرباء، فاُستخدمت المواد المُوصلة في صناعة أسلاك الكهرباء، مثل: النحاس، ومواد أخرى اُستخدمت في العوازل للكهرباء.

هل تحدث تغيرات في المادة؟

تحدث تغيرات في المادة نتيجة تعرضها لبعض العوامل، مثل:
تغيرات بسبب العوامل الفيزيائية
هو التغيير الخارجي للمادة الذي يحدث على شكل المادة، مثل: التعرض للحرارة المرتفعة فتنصهر المادة الصلبة وتتحول إلى سوائل وتتبخر المادة السائلة وتتحول إلى مادة غازية وكذلك يحدث العكس عند التعرض إلى درجات حرارة منخفضة فتتجمد المادة السائلة وتتحول إلى مواد صلبة والمادة الغازية إلى سائلة.
تغيرات بسبب العوامل الكيميائية
يحدث التغيير بسبب التفاعلات الكيميائية بين المواد حيث تتكون مادة جديدة بسبب التفاعل بين مادتين مثال: عند تفاعل مادة حمضية مع قلوية يعطي مادة جديدة صلبة مترسبة وماء.
تغيرات بسبب الانتشار
يحدث ذلك عند تحول المادة إلى الحالة الغازية، فتَنشُر جزيئاتها في الهواء ويكبر حجمها عن الحجم الأساسي للمادة.
تغيرات بسبب الضغط
يحدث أكثر في المادة في الحالة الغازية؛ حيث تحول المادة الغازية إلى سائلة بالتعرض إلى الضغط الشديد مما يزيد من قوة التجاذب بين الجزيئات وتتقارب إلى بعضها، كما يحدث ذلك في تحويل الغاز الطبيعي إلى غاز مُسال يمكن نقله إلى أماكن الاستهلاك.
تغيرات بسبب الصهر
تتغير المواد الصلبة وتتحول إلى مادة سائلة بسبب تعرضها إلى درجات حرارة عالية، فتأخذ جزيئات المادة الصلبة مساحة أكبر وتتحرك بشكل كبير، مثال: صهر المعادن، وذلك حتى يمكن تشكيلها واستخدامها في الصناعة بشكل أفضل.

ما هي حالات المادة وخصائصها؟

الحالة الصلبة:
يكون لها شكل محدد حيث تكون جزئيات المادة قوية وملتصقة يعضها ومن الصعب تغيير شكلها وهو موجود في أغلب ما يحيط بنا وتكون حركتها محدودة.ولكن ممكن أن تتغير إلى الحالة السائلة عند التعرض لدرجات حرارة عالية، مثل: صهر الحديد الذي يتحول إلى سائل يُمكن تشكيله وتصنيعه.
الحالة السائلة:
المسافة بين ذراتها أوسع عن الحالة الصلبة، وشكلها متغير؛ حيث أنها تأخذ شكل الوعاء التي تُوضع فيه بدون التأثير في حجم أو كتلة السائل وتتحرك بشكل عشوائي، مثل: الماء والزيوت، كما يمكن تحويلها إلى الحالة الصلبة بالتبريد وتحويلها إلى الحالة الغازية بالتسخين.جزيئاتها تتحرك بشكل أكثر من المادة الصلبة.
الحالة الغازية:
هي الحالة التي تكون ذراتها متباعدة عن بعضها، ليس لها شكل محدد، تتحرك جزيئاتها بسرعة، يمكن تغير شكلها بالوعاء التي تُوضع فيه، والمادة الغازية تكون منتشرة في الهواء، مثل: الغازات المحيطة بنا، مثل: الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.يمكن أن تتحول إلى سائل بالتبريد.

أمثلة لبعض المواد المُستخدمة في حياتنا اليومية

المواد المعدنية:
وتمتاز بخواص كثيرة، مثل: توصيل الحرارة والكهرباء والمرونة والمقاومة العالية ويمكن لحامها.ومن سلبياتها: التآكل تحت تأثير الرطوبة والأملاح، كما أنها تتحول إلى سوائل تحت درجات الحرارة العالية.
يمكن تقسيم المواد المعدنية إلى قسمين هما:
الحديد ومشتقاته، مثل: الكربونC، والمنجنيزMn، والنيكلNi، والكرومCr، والتيتانTi، وغيرها..المعادن غير الحديدية، مثل: الألومنيومAl، النحاسCu، والزنكZn، والرصاصPb، وغيرها..


المواد غير المعدنية:
الخشب.البلاستيك.الزجاج.

ما هي المادة؟

المادة هي كل ما يحيط بنا من أشياء، ولها حجم وكتلة، ولها حيز معين واضح، كالحوائط والمقاعد والماء والهواء.والمادة عبارة عن ذرات دقيقة تعرف باسم نيترونات، وبروتونات، وإلكترونات (الموجودة في نواة الذرة) ويطلق عليها العدد الذري.كما أن للمادة حالات ثلاث هي الحالة الصلبة والحالة السائلة والحالة الغازية.ودراسة علم المادة يكون أكثر مع علم الكيمياء؛ حيث تتكون مواد جديدة من التفاعلات التي تحدث عند إضافة مادتين لبعضهما.