מצב הצבירה (States of matter) הוא אחד מהמצבים הבסיסיים והעיקריים של החומר, כמו שהוא בטמפרטורות שונות.

מצבי הצבירה המוכרים ביותר הם מוצק, נוזל וגז, כשישנו עוד מצב צבירה הנקרא פלזמה.

בטמפרטורה מסוימת יעבור חומר ממצב צבירה אחד לשני.הטמפרטורה הזו נקראת טמפרטורת מעבר.

להבנה לעומק של הנושא היכנסו לתגית "מצבי צבירה".


הנה מצבי צבירה וטמפרטורת המעבר (עברית):

https://youtu.be/vFZ58338BbM


על החלקיקים של החומר במצבי הצבירה השונים:

https://youtu.be/unmEVTBHAEM


והפלזמה (מתורגם):

https://youtu.be/tJplytSR-ww

אנו מכירים את מצבי הצבירה של מוצק, נוזל וגז. אבל בין מצבי הצבירה ישנו מצב צבירה שכמעט ולא מוכר והוא נקרא פלזמה (Plasma), או פלסמה.

למעשה, פלזמה היא מצב הצבירה הרביעי. פלזמה הוא מצב צבירה של אנרגיה גבוהה מאד. ההבדל בין פלזמה לבין מצבי הצבירה האחרים הוא שבנוסף לאטומים נייטרלים, מצב בו מספר האלקטרונים הקשורים לכל גרעין הוא זהה למספר הפרוטונים בגרעין, חומר במצב פלזמה מכיל חלקיקים טעונים חשמלית (אלקטרונים, פרוטונים ויונים חופשיים), שהם חופשיים. החלקיקים הללו מושפעים בצורה משמעותית משדות אלקטרומגנטיים.

אם מעבר מגז לנוזל נקרא עיבוי ומעבר מנוזל למוצק נקרא התמצקות או הקפאה, המעבר ממצב צבירה של פלזמה לגז נקרא רקומבינציה.


הנה הסבר הפלזמה (מתורגם):

https://youtu.be/tJplytSR-ww


כך מייצרים פלזמה מענבים במיקרוגל (עברית):

https://youtu.be/J4GQsIdU_q0


ואחד המחזות היפים בחשמל - כדור הפלזמה (ללא מילים):

https://youtu.be/S-6eO0faMn8

מצב צבירה של חומר הוא אחד מהמצבים המרכזיים של החומר. חומר יכול להיות במצב צבירה אחד.

מצבי הצבירה המוכרים הם: מוצק, נוזל וגז. אבל יש גם את הפלזמה, שהוא מצב הצבירה הרביעי והפחות מוכר.

בין מצבי הצבירה השונים יש הבדלים משמעותיים. המעבר ממוצק לנוזל נקרא התכה, בעוד המעבר מנוזל לגז נקרא רתיחה או התאדות. ישנם גם שמות למעברים ההפוכים: עיבוי הוא המעבר מגז לנוזל, בעוד המעבר מנוזל למוצק היא התמצקות או הקפאה.


הנה סרטון שמסביר ומדגים מהם מצבי הצבירה ומה ההבדלים ביניהם (מתורגם):

http://youtu.be/DWg9k5RqUyM


כך נקבעים הלחץ והטמפרטורה על ידי מהירות האטומים של הגז (עברית):

https://youtu.be/jWV_kRCUt4M


החומר הקר ביותר בעולם הוא גז (מתורגם):

https://youtu.be/W6aL9YyRx1A


והתכנית "להיות מדען עם פרופסור דן" בפרק על מצבי צבירה (עברית):

http://youtu.be/D2knuNloXH8?long=yes

אידוי (Evaporation), או התאיידות, הם מונחים המתארים תהליך של התנדפות חומר במצב צבירה נוזל והפיכתו לגז.

בזמן האידוי מקבלים חלק מהאטומים או המולקולות, המצויים במצב צבירה נוזלי מספיק אנרגיה, המאפשרת להם להתנתק משאר החומר ולעבור למצב צבירה גזי, כלומר להפוך להיות גז.

לאידוי תפקיד מכריע במחזור הגשם על פני כדור הארץ. כשחם מאד, גורם החום למי הים, האגמים והנהרות להתאדות ולעלות כאדים למעלה. בשמיים הם יתקבצו לעננים, שהם מצבורי אדים שמייצרים בשלב מסוים גשם.

השפעת ההתאיידות על אקלים כדור הארץ היא רבה והאידוי הוא חיוני והכרחי לחיים על פני הכוכב שלנו. בלעדי האידוי לא יהיו גשמים, לא תהיה חקלאות, לא פירות, ירקות ומזון והמים המתוקים יהפכו לא ראויים לשתייה.


הנה האידוי:

https://youtu.be/k9l0s5zVibo


הסבר לילדים באנגלית והדגמה שם האידוי:

https://youtu.be/iRLqAhaniyg


הדגמת האידוי בהילוך מהיר:

https://youtu.be/BHmUx0ylg-A


כך הוא תורם להיווצרות הגשם:

https://youtu.be/zBnKgwnn7i4


וכך הגשם מתהווה ממים שהתאדו, בעיקר מהים (עברית):

http://youtu.be/-puhHmqEouk

מה מצב הצבירה של האש?
מהי האש?


הלהבה של האש היא האופן שבו אנו חווים בעינינו את הגזים שנפלטים בעת שנוצרת אנרגיה, בתהליך השריפה של חומר וכשהטמפרטורה נעשית גבוהה.

בשל הטמפרטורה (החום) הגבוהה שנוצרת פולטים הגזים הלוהטים אור. זוהי הלהבה.

#מה הסיבה לצבעי האש?
הסיבה שהאש מאירה מסביבה בצבעים שונים, תלוייה בחומרים שנשרפים, בטמפרטורה שהאש מגיעה אליה ובגזים שנוצרים בשריפת החומרים. כך שבעצם, לכל גז יש צבע להבה אחר.


הנה הסבר על האש (מתורגם):

https://youtu.be/YV8TT9LRBrY


הלהבות שבה:

https://youtu.be/1pfqIcSydgE


וכך המולקולות מתנהגות כשנר בוער:

https://youtu.be/V3sV8t_HUdc

התכה היא שינוי מצבו של חומר ממצב מוצק למצב של נוזל. ניתן להתיך מתכות על ידי חימום לחום גבוה מאד, באמצעות תנור התכה. התכה של כסף למשל, היא בטמפרטורה של 350 מעלות. כשהוא נחשף לחום זה, הכסף עבר ממצב מוצק למצב נוזלי.

רבים קוראים להתכה בטעות "המסה". זו טעות כיוון שגם כשקרח "נמס" הוא בעצם מותך למים או נוזל.

חמאה במחבת, קרח במשקה, שעווה בנר דולק ומתכות בתנור - כל אלה הם רק חלק מהחומרים המוצקים שהופכים בחום גבוה לנוזל.


הנה התכה של תכשיטי זהב ישנים לזהב נוזלי, שאחר כך יוצקים אותו לתבנית ויוצרים ממנו מטיל זהב:

https://youtu.be/sbbgWPt3G1Y


עכשיו אנו יודעים שכשמדברים על המסת שוקולד זוהי בעצם התכה שלו ולא המסה (עברית):

https://youtu.be/EM3XBuxanUE


וכך מתיכים זכוכית, כדי ליצור תכשיטים:

https://youtu.be/PAdkKk54a6o

קרה לכם שנוזל שמזגתם לתוך כלי התנדף אחרי זמן מה? זוכרים שהתפלאתם שלא היה חם ובכל זאת הנוזלים התאדו? אז כיצד קורה שהנוזלים שבכלי הולכים ונעלמים?

התשובה הפשוטה היא שנוזלים מתנדפים לגז. תמיד, גם כשלא טמפרטורה גבוהה או חום השמש הם שגורמים לכך בצורת אידוי.

כמו אידוי או התאדות, המילים הנרדפות שלה, התנדפות (Evaporation) היא תהליך בו חומר נוזלי הופך לגז. זהו שינוי ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גזי.

תהליך ההתנדפות הוא תהליך שבו ניתקים חלקיקים מפני הנוזל והופכים לגז. לרוב אנו אכן מכירים את התהליך הזה מרתיחה, כשהנוזל מתאדה. אבל האמת היא שהתנדפות מתרחשת גם בטמפרטורות שהן נמוכות מנקודת הרתיחה.

אנו מזהים שנוזל התנדף ולא רתח בכך שאין בו בועות המרמזות על רתיחה ובכל זאת הוא עדיין הולך ומתמעט.

יש חומרים שונים שנוטים להתנדף, כמו בושם, או דלקים שונים.


#למה מתרחשת ההתנדפות?
רובנו משתמשים במילים הנרדפות להתנדפות, שהן התאיידות, התאדות או אידוי. הן נתפסות בדרך כלל כתהליכים הקשורים בחום שגורם לנוזל להפוך לאדי גז.

אבל מבחינה כימית, נוזל מתנדף לגז כשחלק מהאטומים או המולקולות שלו, הנמצאים במצב צבירה נוזלי, מקבלים אנרגיה המספיקה כדי שיתנתקו משארית החומר שבכלי ויעברו למצב צבירה של גז.

והאנרגיה הזו היא כמעט תמיד חום. אז ברור שחום גבוה, ודאי רתיחה, מייצרים התנדפות. אבל גם חום יחסי מייצר אותה. היא פחותה, אבל קיימת. נסו להשאיר כוסות מים בבית, כשאתם נוסעים לטיול או חופשה ארוכים ותיווכחו בכך.


#במה שונה ההתנדפות מגז?
התנדפות או התאיידות מתרחשת, גם אם לאט, בכל טמפרטורה שהיא. למעשה, ההתנדפות היא מצב תמידי הנוצר מהתאיידות וזרמי עיבוי הסמוכים לפני המים ולמולקולות המים המרכיבות אותם.

ההתנדפות שונה מרתיחה, בה משנים מים בטמפרטורה של 100°C צלזיוס ולחץ של אטמוספירה אחת, מצב צבירה מנוזלי לגז. ואכן, ברתיחה שמייצרת התנדפות קיצונית, עוזבות את הנוזל במהירות מולקולות רבות. המולקולות הללו נמצאות על פני השטח ומקבלות אנרגיה יתרה לכך, כשבסיום התהליך הן הופכות לאדים.


הנה התנדפות המים, אפילו בטמפרטורת החדר:

https://youtu.be/G8R5SESF5H4


על ההתנדפות בצורת האידוי או ההתאדות המוכרת:

https://youtu.be/2iXqoLPjSTg


למה בשמים מסוימים מתנדפים במהירות? (עברית)

https://youtu.be/gX9QD9MEurM

הרי געש (Volcanos) הם מבנים גאולוגיים שנוצרים בהתפרצויות של מאגמה לוהטת, דרך חריצים וסדקים בקרום כדור הארץ.

במעמקי כדור הארץ, ליבת כדור הארץ, שורר חום בלתי נתפס. עד כדי כך הוא לוהט שהסלעים בו מותכים לנוזל. כן, לא כולם אולי יודעים שבחום גבוה במיוחד, סלע יכול לשנות מצב צבירה לנוזלי.

החום העצום הזה, במעמקי הכוכב שלנו, הוא כה גדול, עד שהוא מתיך את הסלעים ויוצר מהם מאגמה, אבן במצב מותך, כלומר נוזל.

הלחץ האדיר של החום בליבת כדור הארץ הוא תמידי. בדרך כלל המאגמה נשארת שם בפנים ולא גורמת לבעיה על פני האדמה. אבל כשהלחצים הם אדירים ומגיעים ללחץ עצום, לא עומד קרום כדור הארץ בלחץ. נוצר בו סדק שממנו מתפרצת המאגמה הלכודה הזו, שכל הזמן עולה לאיטה, אבל בלחץ האדיר מלמטה היא יוצאת החוצה בהתפרצות געשית.

אותה התפרצות געשית מזכירה מצב של פנצ'ר או חור, שמהם יוצא במהירות האוויר, כמו שיוצא האוויר בתקר בגלגל, או ליתר דיוק בצמיג של מכונית או במזרן ים מלא באוויר.

אבל למה הלבה יוצאת דווקא מהר הגעש? - התשובה היא שבמקור לא היה שם. הר געש הוא לא הגורם להתפרצויות געשיות, אלא להיפך - הוא התוצאה של ההתפרצויות הללו.

כי במקום שבו נוצרת התפרצות געשית, יוצאות בבת אחת, כמויות אדירות של לבה רותחת ונוזלית. הלבה הזו נערמת כבר מההתפרצות הראשונה והופכת לגבעה קטנה.

אבל זה לא הסוף, כי כך, באותו מקום שקרום כדור הארץ הוא יותר חלש, תתרחש שוב התפרצות כזו ועוד רבות. כך תפרוץ בעתיד עוד לבה נוספת, אחת לכמה שנים. תלך ותצטבר בו בכל התפרצות עוד כמות אדירה של לבה, שתתמצק לסלע. עם השנים, ההתפרצויות הללו יילכו וירימו עוד ועוד כמויות גדולות של לבה, שבהדרגה יילכו ויהפכו להר. הר געש, שימשיך להתפרץ גם בעתיד ויילך ויגבה.


הנה הסבר ההתפרצות של הרי געש (עברית):

https://youtu.be/49o0KMPopLo


התפרצות לבה עצומה של הר געש באיסלנד "ארץ האש" (עברית):

https://youtu.be/SsuqL6vtnHs


התפרצות הר הגעש אונזן ביפן:

https://youtu.be/Cvjwt9nnwXY


והנה דרך להדגים את זה באמצעות... קצף (עברית):

https://youtu.be/HglYwcgAzfo

אמנם נראה שאין חומר כזה, אבל אנשי מכון דוידסון יודעים לעשות מדע קסום וד"ר אבי עושה זאת עם כפית, 2 כוסות מים וקורנפלור, הידוע בשמו העברי "עמילן תירס". כשמערבבים אותם מקבלים נוזל שככל שנועצים בו את הכפית חזק יותר - הוא הופך מוצק יותר למגע!

כלומר, התערובת הזו יוצרת חומר נוזלי שכשמזיזים אותו הוא הופך מוצק.


הנה סרטון הניסוי (עברית):

http://youtu.be/mTJqm7YZLh0