'Jambo' ni nini?
'Matter' ni kila kitu kinachochukua nafasi (ina kiasi) na ina wingi. Inafanya kila kitu katika ulimwengu katika umbo au umbo fulani; ni kila kitu katika ulimwengu. Inaunda sayari yetu na ulimwengu wote.
Duniani, maada zote zipo katika mojawapo ya hali tatu tofauti: imara, kioevu au gesi.
Je! unajua wanadamu wameumbwa kwa hali zote kuu tatu za maada?
Hali ambayo dutu iko kwenye joto la kawaida inaitwa hali yake ya kawaida. Kwa mfano, kwenye joto la kawaida maji huwa kama kioevu. Baadhi ya vitu vipo kama gesi kwenye joto la kawaida (oksijeni na kaboni dioksidi), ilhali vingine, kama maji, vipo kama vimiminika. Metali nyingi zipo kama yabisi kwenye joto la kawaida. Mercury ina sifa ya kuvutia ya kuwa chuma na kioevu katika hali yake ya kawaida.
Kila moja ya majimbo haya imeundwa na chembe ndogo. Hali ya maada hutegemea idadi ya chembe zinazoundwa nazo.
Imara
Kitu kwa kawaida huelezewa kuwa kigumu ikiwa kinaweza kushikilia umbo lake na ni ngumu kukandamiza. Kwa mfano, maji katika fomu imara ni barafu. Katika mango, molekuli zimefungwa kwa karibu na zina msongamano mkubwa.
Kioevu
Kioevu kama maji kinaweza kutiririka au kukimbia lakini hakiwezi kunyooshwa au kubanwa. Katika vimiminika, molekuli zimekaribiana hasa lakini haziko karibu pamoja kama jambo gumu; molekuli zina uwezo wa kuzunguka na kuteleza kupita kila mmoja. Kioevu hakina sura yake mwenyewe, kitachukua sura ya chombo kinachoshikiliwa. Mfano wa kioevu ni maji, maziwa, juisi, petroli, limau, nk.
Gesi
Gesi inaweza kutiririka, kupanuka, na kubanwa. Maji katika fomu ya gesi ni mvuke. Ikiwa iko kwenye chombo kisichofungwa hutoroka. Katika gesi, molekuli zimeenea zaidi kuliko katika vitu vikali au vimiminika, na hugongana nasibu. Gesi itajaza chombo chochote, lakini ikiwa chombo hakijafungwa, gesi itatoka. Gesi inaweza kubanwa kwa urahisi zaidi kuliko kioevu au ngumu.
Kubadilisha hali ya jambo
Maada inaweza kuwepo katika hali ngumu, kimiminika au gesi, na hali ya dutu inaweza kuamuliwa kwa kiasi kikubwa na halijoto yake. Kila dutu ina joto la pekee la kizingiti baada ya hapo hubadilisha hali yake. Baada ya joto hilo la kizingiti limevuka, dutu hii itabadilisha awamu yake, na hivyo kubadilisha hali ya jambo hilo. Chini ya hali ya shinikizo la mara kwa mara, halijoto ni kiashiria kikuu cha awamu ya dutu.
Kulingana na joto lake, jambo linaweza kubadilisha hali. Kuyeyuka, kuganda, kuchemsha, kuyeyuka, kufidia, usablimishaji, na uwekaji ni njia ambazo nyenzo hubadilika hali.
Kwa joto la chini, mwendo wa Masi hupungua na vitu vina nishati ndogo ya ndani. Molekuli zitatua katika majimbo yenye nishati ya chini kuhusiana na moja na nyingine na kusonga kidogo sana, ambayo ni tabia ya jambo gumu. Kadiri hali ya joto inavyoongezeka, nishati ya ziada ya joto hutumiwa kwa sehemu za msingi za kingo, ambayo husababisha mwendo wa ziada wa Masi. Molekuli huanza kusukumana na ujazo wa jumla wa dutu huongezeka. Kwa wakati huu, jambo hilo limeingia katika hali ya kioevu. Hali ya gesi hutokea wakati molekuli zimechukua nishati nyingi za joto kutokana na kuongezeka kwa halijoto hivi kwamba zina uhuru wa kuzungukana kwa kasi kubwa.
Ikiwa shinikizo ni mara kwa mara, hali ya dutu itategemea kabisa joto ambalo linaonekana. Kwa sababu hii, barafu huyeyuka ikitolewa kwenye friji na maji huchemka kutoka kwenye sufuria ikiwa imeachwa kwa joto la juu sana kwa muda mrefu sana. Halijoto ni kipimo tu cha kiasi cha nishati ya joto iliyopo katika mazingira. Dutu inapowekwa katika mazingira ya halijoto tofauti, joto hubadilishwa kati ya dutu na mazingira, na kusababisha zote mbili kufikia joto la usawa. Kwa hiyo mchemraba wa barafu unapopatwa na joto, molekuli zake za maji hufyonza nishati ya joto kutoka kwenye angahewa inayozunguka na kuanza kusonga kwa nguvu zaidi, na kusababisha barafu ya maji kuyeyuka ndani ya maji ya kioevu.
Kuyeyuka ni mchakato wa kubadilisha kigumu kuwa kioevu. Wakati imara inapokanzwa, chembe hupewa nishati zaidi na kuanza kutetemeka kwa kasi zaidi. Kwa joto fulani, chembe hutetemeka sana hivi kwamba muundo wao ulioagizwa huvunjika. Kwa wakati huu, imara inayeyuka ndani ya kioevu. Halijoto ambayo mabadiliko haya kutoka kigumu hadi kioevu hutokea inaitwa kiwango cha myeyuko. Kila dhabiti ina sehemu ya kuyeyuka kwa shinikizo la kawaida la hewa. Kwa shinikizo la chini la hewa, kama vile juu ya mlima, kiwango cha kuyeyuka hupungua.
Uvukizi ni mchakato wa kubadilisha kioevu kuwa gesi. Ukiacha maji kwenye chombo chenye mdomo mpana, utaona kwamba baadhi ya maji yatatoweka baada ya muda fulani. Maji ya kioevu hubadilika kuwa gesi (mivuke ya maji) - hii ni uvukizi. Inatokea wakati kioevu kinageuka kuwa gesi chini ya kiwango chake cha kuchemsha. Daima kuna baadhi ya chembe katika kioevu ambazo zina nishati ya kutosha kujiondoa kutoka kwa wengine na kuwa gesi.
Condensation ni mchakato wa kubadilisha gesi kuwa kioevu. Kwa mfano, mvuke wa maji angani hupoa na kubadilika kuwa matone madogo ya maji ya kioevu (umande) kwenye majani na madirisha asubuhi baada ya usiku wa baridi. Vitu vya baridi mara nyingi huchukua nishati kutoka kwa vitu vyenye moto zaidi.
Kufungia ni mchakato wa kubadilisha kioevu kuwa kigumu. Ni kinyume cha kuyeyuka. Kwa mfano, lava ni mwamba wa majimaji, ambao hulipuka kupitia volcano kwenye joto la juu kama 1,500 O C (2,732 O F) kupitia volkano. Hata hivyo, lava nyekundu-moto hupoa inapokutana na uso wa Dunia, na kugeuka tena kuwa mwamba imara tena.
Kuchemsha - Wakati kioevu kinapokanzwa, chembe hupewa nishati zaidi. Wanaanza kusonga kwa kasi na mbali zaidi. Kwa joto fulani, chembe hizo hutengana na kioevu hugeuka kuwa gesi. Hii ni hatua ya kuchemsha. Kiwango cha kuchemsha cha dutu daima ni sawa; haina tofauti. Kwa mfano, maji huchemka yanapofikia kiwango chake cha kuchemka cha 100ºC (212ºF). Hii ni hali ya joto ambayo maji hugeuka kuwa mvuke. Mvuke ni gesi isiyoonekana. Inapofikia kifuniko, inarudi kwenye kioevu.
Usablimishaji ni ubadilishaji wa kigumu kuwa gesi bila kuwa kioevu. Mfano rahisi zaidi wa usablimishaji unaweza kuwa barafu kavu. Barafu kavu ni dioksidi kaboni ngumu (CO2). Kwa kushangaza, unapoacha barafu kavu kwenye chumba, inageuka tu kuwa gesi bila kuwa kioevu. Je, umewahi kusikia kuhusu kaboni dioksidi kioevu? Inaweza kufanywa, lakini si katika hali ya kawaida. Makaa ya mawe ni mfano mwingine wa kiwanja ambacho hakitayeyuka kwa shinikizo la kawaida la anga. Itakuwa chini kwa joto la juu sana.
Uwekaji ni ubadilishaji wa gesi kuwa ngumu. Inatokea wakati gesi inakuwa ngumu bila kupitia hali ya kioevu ya maada. Karibu na nguzo mtu anaweza kuona baridi asubuhi ya majira ya baridi. Fuwele hizo ndogo za baridi kwenye mimea hujilimbikiza wakati mvuke wa maji kutoka angani unakuwa mgumu kwenye majani ya mimea.
Mabadiliko ya Kemikali dhidi ya Mabadiliko ya Kimwili
Ni muhimu kuelewa tofauti kati ya mabadiliko ya kemikali na kimwili. Mabadiliko ya kimwili kwa kawaida huhusu hali halisi ya maada, na mabadiliko ya kemikali hutokea wakati vifungo vya molekuli vinapovunjwa au kuundwa wakati wa mmenyuko wa kemikali. Mabadiliko ya kemikali hufanyika katika kiwango cha molekuli.
Hakuna Mabadiliko ya Molekuli
Kunyoosha bendi ya mpira, kujaza hewa kwenye puto, au kuponda kopo, yote ni mifano ya mabadiliko ya kimwili. Hizi ni mabadiliko tu katika sura ya vitu. Hakuna mabadiliko katika hali ya jambo kwa sababu nishati katika ngazi ya Masi haikubadilika. Katika mabadiliko ya kimwili, hakuna mabadiliko katika molekuli hutokea, molekuli bado ni sawa na hakuna vifungo vipya vya kemikali vilivyoundwa au kuvunjwa.
Vile vile, kuyeyuka cubes ya barafu, maji ya moto au maji ya kioevu ya kufungia yote ni mabadiliko ya kimwili kwa kuongeza nishati. Mabadiliko ya awamu au hali ya maada yaani kigumu hadi kioevu, kioevu hadi gesi, kioevu hadi kigumu yote ni mabadiliko ya kimwili. Vitendo vya kimwili kama vile kubadilisha halijoto au shinikizo vinaweza kusababisha mabadiliko ya kimwili. Kwa mfano, katika kuyeyuka kwa barafu au maji ya kioevu ya kuganda hakuna mabadiliko ya kemikali hufanyika, molekuli za maji bado ni molekuli za maji.
Kubadilisha molekuli
Mabadiliko ya kemikali hutokea kwa kiwango kidogo zaidi. Ingawa majaribio mengine yanaonyesha mabadiliko dhahiri ya kemikali, kama vile mabadiliko ya rangi, mabadiliko mengi ya kemikali hayaonekani. Mabadiliko ya kemikali kama peroksidi hidrojeni (H2O2) inakuwa maji haiwezi kuonekana kwa kuwa vimiminika vyote viwili ni wazi. Hata hivyo, nyuma ya pazia, mabilioni ya vifungo vya kemikali yanaundwa na kuharibiwa. Wakati peroksidi ya hidrojeni inabadilika kuwa maji, mtu anaweza kuona viputo vya gesi ya oksijeni (O2). Bubbles hizo ni ushahidi wa mabadiliko ya kemikali.
Kuyeyusha mchemraba wa sukari ni mabadiliko ya kimwili kwa sababu dutu bado ni sukari. Kuchoma mchemraba wa sukari ni mabadiliko ya kemikali. Moto huwezesha mmenyuko wa kemikali kati ya sukari na oksijeni. Oksijeni angani humenyuka pamoja na sukari na vifungo vya kemikali huvunjika.
Wakati chuma kinakabiliwa na gesi ya oksijeni katika hewa, chuma hututa. Utaratibu huu unaweza kuonekana kwa muda mrefu. Molekuli hubadilisha muundo wao chuma kikioksidishwa, hatimaye kuwa oksidi ya chuma. Mabomba yenye kutu katika majengo yaliyoachwa ni mifano ya ulimwengu halisi ya mchakato wa oxidation.
Mabadiliko yanaweza kubadilishwa au kubatilishwa
Mabadiliko yanayoweza kutenduliwa ni mabadiliko ambayo yanaweza kubadilishwa tena. Kwa mfano, mchemraba wa barafu ukiyeyuka huwa maji lakini tunaweza kuugandisha tena na kuwa mchemraba wa barafu ili uweze kurudi katika hali yake ya awali. Kuyeyuka na kupokanzwa ni mifano ya mabadiliko yanayoweza kubadilishwa.
Mabadiliko yasiyoweza kutenduliwa ni mabadiliko ambayo hayawezi kubadilishwa tena. Kwa mfano, ikiwa mchanganyiko wa keki umeokwa unakuwa keki na hatuwezi kuugeuza tena kuwa mchanganyiko. Mabadiliko hayawezi kutenduliwa kwa sababu mmenyuko wa kemikali umefanyika. Kuungua au kuchanganya kioevu na bicarbonate ya soda ni mfano wa mabadiliko yasiyoweza kurekebishwa.
Muhtasari wa haraka wa masharti fulani na mabadiliko ya awamu yanayohusiana:
Kuunganisha / kuyeyuka - Imara kwa kioevu
Kufungia - Kioevu hadi kigumu
Mvuke/kuchemsha - Kioevu kwa gesi
Condensation - Gesi kwa kioevu
Usablimishaji - Imara kwa gesi
Uwekaji - Gesi kwenye kingo
