متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة

ما هو متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة ؟ هذا ما سنجيب عليه لاحقًا حيث يعتمد متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة على النظرية الجزيئية الحركية للمواد والتي تصف سلوك المواد بالنسبة لحركة جزيئاتها ومتوسط الطاقة الحركية فيها.

متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة

تتكون المادة من جزيئات تتحرك باستمرار، وتمتلك جميع الجسيمات طاقة لكن الطاقة تختلف باختلاف درجة حرارة عينة المادة، وهذا بدوره يحدد ما إذا كانت المادة موجودة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية؛ حيث تمتلك الجزيئات في الحالة الصلبة أقل كمية من الطاقة، بينما تمتلك جزيئات الغاز أكبر قدر من الطاقة، فبذلك درجة حرارة المادة هي مقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية لجسيمات المادة. [1]

النظرية الجزيئية الحركية للمواد

وبعد التعرف على متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة، من المهم التعرف على النظرية الجزيئية الحركية للمواد، حيث تنص النظرية الجزيئية الحركية للمادة على ما يأتي:[1]

• تتكون المادة من جزيئات تتحرك باستمرار.
• تمتلك جميع الجسيمات طاقة، لكن الطاقة تختلف حسب درجة حرارة عينة المادة، وهذا بدوره يحدد ما إذا كانت المادة موجودة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية. 
• درجة حرارة المادة هي مقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية للجسيمات.
• تمتلك الجزيئات في الحالة الصلبة أقل كمية من الطاقة، بينما تمتلك جزيئات الغاز أكبر قدر من الطاقة.
• قد يحدث تغيير في الحالة عندما تتغير طاقة الجسيمات.
• هناك مسافات بين جسيمات المادة، إذ يزداد متوسط ​​مقدار المساحة الفارغة بين الجزيئات بشكل تدريجي عندما تنتقل عينة من المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة والغازية.
• هناك قوى جذب بين الذرات، أو الجزيئات، وتصبح أقوى كلما اقتربت الجسيمات من بعضها البعض، وتسمى هذه القوى الجاذبة بالقوى بين الجزيئات.

شاهد أيضًا: تصف نظرية الحركة الجزيئية سلوك المادة.

النظرية الجزيئية الحركية للغازات 

النظرية الحركية الجزيئية والتي تنطبق على الغازات ، لها خمسة افتراضات أساسية، وهي على النحو الآتي:[2]

• تتكون الغازات من أعداد كبيرة جدًا من الجزيئات الكروية الصغيرة المتباعدة عن بعضها البعض مقارنة بحجمها، والمسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من المسافات بين جسيمات السائل أو المادة الصلبة، حيث قد تكون جزيئات الغاز إما ذرات أو جزيئات، كما وإن معظم حجم الغاز يتكون من مساحة فارغة بين الجسيمات.
• جزيئات الغاز في حركة سريعة ثابتة وفي اتجاهات عشوائية، كما وتمنح الحركة السريعة لجزيئات الغاز كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الحركية، حيث أن الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته، وتتحرك جزيئات الغاز في خط مستقيم حتى تصطدم بجسيم آخر أو مع أحد جدران الوعاء الخاصة بها.
• يعتبر التصادم بين جزيئات الغاز وبين الجزيئات وجدران الوعاء تصادمات مرنة، حيث أن التصادم المرن هو التصادم الذي لا يوجد فيه خسارة كلية للطاقة الحركية، حيث يمكن نقل الطاقة الحركية من جسيم إلى آخر أثناء الاصطدام المرن، ولكن لا يوجد تغيير في الطاقة الكلية للجسيمات المتصادمة.
• لا توجد قوى جذب أو تنافر بين جزيئات الغاز، حيث قوى الجذب هي المسؤولة عن تكاثف جزيئات الغاز الحقيقي معًا لتكوين سائل، ومن المفترض أن جزيئات الغاز المثالي ليس لها مثل هذه القوى، فحركة كل جسيم مستقلة تمامًا عن حركة جميع الجسيمات الأخرى.
• متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات الغاز يعتمد على درجة حرارة الغاز، حيث مع زيادة درجة حرارة الغاز تبدأ جزيئاته في التحرك بشكل أسرع مما يؤدي إلى زيادة طاقاتها الحركية، وليست كل الجسيمات في عينة معينة لها نفس السرعة، لذلك ستحتوي العينة على جسيمات ذات نطاق من الطاقات الحركية المختلفة، ومع ذلك فإن متوسط ​​الطاقة الحركية للجسيمات في العينة يتناسب مع درجة حرارتها.

وفي ختام هذه المقالة نلخص لأهم ما جاء فيها حيث تم التعرف على متوسط الطاقة الحركية لجسيمات المادة ، بالإضافة إلى النظرية الجزيئية الحركية للمواد بشكل عام، والغازات بشكل خاص وبالتفصيل أيضًا.