מודל החלקיקים של החומר
מודל מדעי המסביר את מבנה החומר ותופעות שונות הקשורות בעולם החומר
חמשת העקרונות של מודל החלקיקים
מה אפשר להסביר בעזרת המודל?
באמצעות מודל החלקיקים אפשר להסביר מדוע חומרים שונים זה מזה, מדוע למוצק, לנוזל ולגז יש תכונות שונות, ומה קורה בתופעות כמו פעפוע, דחיסה ולחץ גז.
- מבנה: כמה החלקיקים סמוכים או רחוקים זה מזה.
- תנועה: האם החלקיקים רועדים במקום, מחליקים זה על זה או נעים בחופשיות.
- כוחות משיכה: עד כמה החלקיקים מושכים זה את זה ושומרים על מבנה החומר.
השוואת מצבי הצבירה לפי מודל החלקיקים
| מאפיין | מוצק | נוזל | גז |
|---|---|---|---|
| סידור החלקיקים | מסודרים בצורה קבועה | לא מסודרים, קרובים | לא מסודרים, מרוחקים מאוד |
| מרווחים (ריק) | קטנים מאוד | קטנים | גדולים מאוד |
| כוחות משיכה | חזקים מאוד | בינוניים | חלשים מאוד |
| סוג תנועה | תנודה (רטט) במקום | תנודה + החלקה | תנועה חופשית בכל הכיוונים |
| צורה | קבועה | משתנה לפי הכלי | ממלא את כל הכלי |
| נפח | קבוע | קבוע | משתנה (תלוי בכלי) |
מוצק
החלקיקים מסודרים בצורה קבועה, צמודים זה לזה, ורוטטים במקומם. כוחות המשיכה החזקים שומרים על הצורה הקבועה.
נוזל
החלקיקים קרובים אך לא מסודרים, מחליקים זה על זה ומחליפים מקומות. הנוזל מקבל את צורת הכלי.
גז
החלקיקים מרוחקים מאוד, נעים בחופשיות ובמהירות בכל הכיוונים. הגז ממלא את כל נפח הכלי.
בשנת 1827, הבוטנאי הסקוטי רוברט בראון צפה בגרגירי אבקה קטנים במים וגילה שהם נעים בצורה אקראית ו"משוגעת". שנים אחר כך, אלברט איינשטיין הסביר שהתנועה נגרמת מהתנגשויות מתמידות של חלקיקי המים (שאינם נראים לעין) בגרגירי האבקה.
תופעה זו, הנקראת תנועה בראונית, היא אחת ההוכחות החשובות ביותר לקיום החלקיקים ולתנועתם המתמדת!
ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, התנועה הבראונית מהירה יותר!
שאלה לחשיבה
למה גז ממלא את כל נפח הכלי, אבל מוצק שומר על הצורה שלו גם בלי כלי?
בגז החלקיקים רחוקים זה מזה, כוחות המשיכה ביניהם חלשים מאוד והם נעים בחופשיות לכל הכיוונים, ולכן הם מתפזרים וממלאים את כל הכלי. במוצק החלקיקים צפופים, מסודרים וכוחות המשיכה ביניהם חזקים, ולכן הם רק רוטטים סביב מקום קבוע ושומרים על צורה יציבה.