أمثلة على الخصائص الفيزيائية للمادة

تعتبر الخصائص الفيزيائية سمات يمكن ملاحظتها أو قياسها دون أن يتغير التركيب الكيميائي للمادة. من الأمثلة الشائعة لهذه الخصائص اللون والكثافة والكتلة. قدم الكيميائي والفيزيائي ريتشارد تولمان في عام 1917 تقسيمًا لهذه الخصائص إلى نوعين رئيسيين، كما سيعرض أدناه:

الخصائص المكثفة

تتميز الخصائص المكثفة بأنها لا تعتمد على كمية المادة الموجودة، أو على التغيرات الناتجة عن الظروف المحيطة. لذلك، تُعرف أيضًا بالخصائص الإجمالية. من بين هذه الخصائص:

• نقطة الغليان

هي الدرجة التي يتساوى فيها ضغط بخار السائل مع الضغط الجوي.

• الكثافة

تُعرّف بأنها مقدار كتلة المادة في وحدة الحجم، حيث يتم حسابها باستخدام المعادلة (الكثافة = الكتلة / الحجم).

• حالة المادة

تعتمد على قوى الروابط بين جزيئات المادة، وبالتالي هناك ثلاث حالات رئيسية للمادة: صلبة، سائلة، وغازية.

• نقطة الانصهار

تشير إلى درجة الحرارة التي يحدث عندها تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

• معامل الانكسار

هو نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في وسط معين.

• القساوة

تقيس مدى قوة المادة أمام الخدش بمعدن آخر.

• قابلية التشكيل بالسحب
• قابلية التشكيل بالضغط أو الضرب

الخصائص الشاملة

تعتمد الخصائص الشاملة على كمية المادة الموجودة، وسهلة القياس والحساب، وتتضمن الحجم، الوزن، الكتلة، الطول، والأبعاد. من الجدير بالذكر أنه عند مقارنة خاصيتين شاملتين، ينتج عنهما خاصية مكثفة. على سبيل المثال، الكثافة تُحسب من خلال (الكثافة = الكتلة / الحجم)، حيث تكون الكتلة والحجم خصائص شاملة تساهم في تحديد الكثافة كخاصية مكثفة.

يمكن تبيّن أنه مع زيادة عدد جزيئات المادة، تزيد قيمة الخصائص الشاملة. على سبيل المثال، إذا كان لدينا وعاء يحتوي على 30 لتراً من الماء وزدنا فيه 20 لتراً إضافياً، سيصبح الحجم الإجمالي 50 لتراً. يمكن تطبيق ذلك على باقي الخصائص الشاملة.

تمييز بين الخصائص المكثفة والخصائص الشاملة

للتفريق بين الخصائص المكثفة والشاملة، يمكننا استخدام عينات متشابهة من نفس المادة. فمثلًا، إذا أخذنا صندوقين من البلاستيك بنفس الحجم والكتلة والوزن، ولونهما أخضر، وعند تقريب هذين الصندوقين يظهران كصندوق واحد، يمكن ملاحظة ما يلي:

• اللون لا يزال أخضر، مما يعني أن اللون هو خاصية مكثفة ولا يمكن قياسه.
• الحجم والكتلة والوزن قد زادت، وهذا يدل على أن هذه الخصائص هي خصائص شاملة ويمكن قياسها.