خصائص المادة الفيزيائية: أمثلة وتوضيحات
تُعرّف الخصائص الفيزيائية بأنها تلك الصفات التي يمكن ملاحظتها أو قياسها بدون أن تغير الطبيعة الكيميائية للمادة. ومن الأمثلة الشائعة على هذه الخصائص: اللون، الكثافة، والكتلة. وقد قام الكيميائي والفيزيائي ريشارد تولمان بتصنيف الخصائص الفيزيائية إلى نوعين في عام 1917، وهما كالتالي:
الخصائص المكثفة
الخصائص المكثفة هي الخصائص التي لا تعتمد على كمية المادة الموجودة، ولا تتأثر بالتغيرات البيئية. وتسمى أحياناً الخصائص النوعية. ومن هذه الخصائص:
- نقطة الغليان
هي الدرجة التي يتساوى فيها ضغط بخار السائل مع الضغط الجوي المحيط به.
- الكثافة
تعبر عن كمية الكتلة بالنسبة لحجم المادة (الكثافة = الكتلة / الحجم).
- حالة المادة
تعتمد على قوة الروابط بين جزيئات المادة، حيث توجد ثلاث حالات للمادة: صلبة، سائلة، وغازية.
- نقطة الانصهار
هي درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
- معامل الانكسار
هو نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في وسط معين.
- القساوة
تعبر عن قدرة المادة على تحمل الخدوش بالمعادن.
- قابلية التشكيل بالسحب.
- قابلية التشكيل بالضغط أو الطرق.
الخصائص الشاملة
تعتبر الخصائص الشاملة تلك التي تعتمد على كمية المادة. ويمكن قياسها وحسابها بسهولة، مثل الحجم، الوزن، الكتلة، الطول، والأبعاد. وعند مقارنة خاصتين شاملتين ببعضهما، يمكن اشتقاق خاصية مكثفة. على سبيل المثال، إذا كان لدينا معادلة (الكثافة = الكتلة / الحجم) حيث الكتلة والحجم صفات شاملة، يتم إنتاج مصطلح الكثافة كخاصية مكثفة.
يتضح أنه كلما زادت كمية المادة، زادت قيم الخصائص الشاملة. فمثلاً، إذا كان لدينا وعاء يحتوي على 30 لترًا من الماء وزدنا الكمية بمقدار 20 لترًا، فإن الحجم الإجمالي سيكون 50 لترًا. هذا ينطبق أيضًا على بقية الخصائص الشاملة.
كيفية تمييز الخصائص المكثفة عن الشاملة
لتمييز الخصائص المكثفة عن الشاملة، يمكن إجراء تجربة باستخدام عينتين متشابهتين من مادة واحدة. على سبيل المثال، لنفترض أننا أخذنا صندوقين متشابهين من البلاستيك لهما نفس الحجم، الكتلة، والوزن، واخترنا اللون الأخضر. إذا قمنا بتقريب هذين الصندوقين إلى بعضهما بحيث يصبحان كأنهما صندوق واحد، يمكننا ملاحظة ما يلي:
- يظل لون الصندوق الناتج أخضر، مما يعني أن اللون هو خاصية مكثفة ولا يمكن قياسها.
- أما الحجم، الكتلة، والوزن فقد زادت، مما يدل على أن هذه الخصائص شاملة ويمكن قياسها.