מצבי צבירה איך עושים ניסוי מצבי צבירה בבית או במעבדה

החומרים בעולם מופיעים בשלוש צורות: מוצק, נוזל וגז. אבל מהו בעצם מצב צבירה? בפשטות, מצב צבירה הוא האופן שבו החומר נראה ומרגיש לנו. האם זה קשה? האם זה זורם? האם אפשר לגעת בזה בידיים? האם אפשר לראות את זה?

בואו נסתכל על שלושת מצבי הצבירה, וננסה להבין מהם:

מוצק

במצב צבירה מוצק, החומר הוא קשה ויחסית שומר על צורתו. כמעט כל החפצים שאנחנו משתמשים בהם, הם מוצקים. למשל: שולחן עץ, מזלג מתכת, בקבוק פלסטיק, ספל קרמיקה, חולצת כותנה ועוד.

נוזל

במצב צבירה נוזלי, החומר זורם לכל כיוון. לכן אנחנו שומרים נוזלים במיכלים שונים, למשל: מים באמבטיה, שמן בבקבוק, חלב בקרטון, סבון נוזלי במיכל הסבון.

גז

כשחומר הוא גז, הוא למעשה גם זורם, אלא שהוא הרבה פחות "מרוכז". זה אומר שהחלקיקים הקטנים מהם החומר מורכב כמעט אינם נוגעים זה בזה, הם פשוט מרחפים בחלל. לכן מרבית הגזים נמצאים באוויר.

רוב הגזים שאנחנו פוגשים הם בלתי נראים. אנחנו אולי לא רואים אותם, אבל אנחנו נפגשים איתם כל הזמן. למשל, האוויר שאנחנו נושמים הוא גז - הוא מכיל בעיקר חמצן וחנקן. ימי-הולדת הם הרבה יותר כייפים בזכות בלוני הליום, ש"רוצים" לעוף למעלה בגלל שהם מלאים בהליום. האוכל הטעים שאנחנו אוכלים בצהריים, מבושל על להבה של גז בשם בוטאן, שאפשר להבעיר.

זה די מגניב, לא?

כשחומר הוא מתקרר, הוא הופך למוצק, וכשהוא מתחמם הוא הופך לגז. המעבר הזה נקרא שינוי מצב צבירה, ולכל שינוי יש שם משלו.

כשמוצק הופך לנזול, זה נקרא התכה. למשל, כשגלידה מתחממת היא מותכת והופכת לנוזלית. לכן צריך להגיד שגלידה מותכת ולא נמסה. לא הכי כיף לאכול אותה ככה...

כשנוזל הופך לגז, זה נקרא התאיידות. כשאמא או אבא מכינים מרק, אפשר לראות אדים שעולים מהמרק. אלה הם המים במרק שהופכים לאדים, בגלל החום.

כשגז הופך לנוזל, זה נקרא התעבות. למשל כשאנחנו שותים כוס לימונדה מאד קרה בקיץ, אפשר לראות עליה טיפות מים מבחוץ. זו הלחות באוויר שמתעבה למים בגלל הקור של הכוס.

ולבסוף, כשנוזל הופך למוצק, זה נקרא קיפאון או התמצקות. למשל, כשאנחנו מוזגים מים לתבנית בפריזר, ומקבלים קוביות קרח במקפיא. אבל תזכרו שגם נוזל שהוא לא מים (למשל שעווה או חמאה חמה ונוזלית) קופא כשהוא מתקרר והופך למוצק.

אז כל חומר יכול להיות בכל מצב צבירה, אם נחמם או נקרר אותו מספיק? בעיקרון כן, אבל זה לא תמיד אפשרי בפועל. למשל, לא נוכל לראות את החמצן שאנחנו נושמים מהאוויר במצב נוזלי או מוצק כי חמצן צריך טמפרטורה מאד נמוכה של מינוס 90 מעלות כדי להפוך לנוזלי. טמפרטורה כזו לא קיימת על גבי כדור הארץ, אבל אפשר ליצור אותה באופן מלאכותי במעבדה. כך אנחנו ידועים שלחמצן נוזלי יש צבע כחול.

לסיום, יש עוד מצב צבירה אחד שנקרא פלזמה, ומצבים שהם לא בדיוק מצב צבירה, כמו זכוכית, אבל הם קצת מסובכים ואנחנו לא נדבר עליהם עכשיו.

לילד הסקרן במיוחד:

איך נראים מצבי צבירה שונים מתחת למיקרוסקופ? במילים אחרות, איך הם נראים ברמה המולקולרית?
במצב צבירה מוצק, המולקולות מסודרות ויוצרות תבנית מסוימת, כמו לבנים של לגו.
מוצקים הם קשים למגע, כי כמעט אין מקום בין המולקולות והמולקולות בקושי זזות.
במצב צבירה נוזלי, המולקולות לא מסודרות בכלל, אבל הן נוגעות אחת בשנייה. המולקולות מחליקות זו על זו בחופשיות. לכן אפשר להרגיש נוזלים כשנוגעים בהם, אבל בניגוד למוצקים, הם חסרי צורה מוגדרת.
במצב צבירה גז, המולקולות נמצאות רחוק אחת מהשנייה, והן בקושי נפגשות. כל מולקולה חופשיה לנוע בכל כיוון שתבחר. לכן גזים הם כל-כך קלים ונעים בחופשיות - כמו רוח.