شبه الاستقرار

حالة شبه استقرار لرابطة ضعيفة (1)
تمثيل حالة انتنطقية (2)
تشكيل حالة مستقرة لرابطة قوية.

شبه الاستقرار تمثل ظاهرة يمر بها نظام ما عندما يقضي وقتاً ممتداً في حالة مغايرة للحالة القاعية الأقل طاقة. ونقول في هذه الحالة عن الجسم المدروس أنه شبه مستقر

يمكن تمثبل ذلك بوجود كرة داخل حفرة موجودة على منحدر، إذا توفرت شروط تسمح للكرة بالخروج من الحفرة فإنها ستتدحرج إلى مستوى أخفض. يمكن ضرب مثال آخر على مستوى الجزيئات وهوبحالة تشكيل المصاوغات.

خواص الديناميكا الحرارية

تمتلك الكثير من المواد الصلبة بنيةً بلوريّةً على المستوى الميكروسكوبي، وكأنّ جُزيئاتها مُرتبة بشكلٍ مُنتظم للغاية. عند تسخين تلك المواد تهتز جُزيئاتها في مواضعها، وعند الوصول لدرجة الانصهار، تتحرك هذه الجُزيئات وتنساب من مواضعها وينهار الشكل المُنظّم الذي تتواجد فيه. هناك فارق كبير بين الحالة الصلبة والحالة السائلة للمادة، ويتّضح هذا الفارق جليًا عند تحوّل الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، إذ تتغيّر خواص المادة تدريجيًا على مراحل أثناء هذا التحول -مثل الكثافة-. وتُعدّ عمليّة “التجمد” أيّ عند تحوّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة وإطلاقها حرارةً – ما يُعهد باسم “حرارة الأنصهار”- أبرز مثالٍ يوضِّح هذه الفكرة.

إحدى الخواص الفيزيائيّة الأخرى للسوائل، هي اللزوجة، وهي مقدار مقاومة المادة -في الحالة السائلة- للتدفق، فلزوجة الماء في درجة حرارة الغرفة العاديّة تساوي .01 poises0، باللقاء، فإنّ لزوجة الزيت أعلى بكثير من لزوجة الماء وتصل إلى 1 poises.

كلّما تقلصت درجة حرارة السائل، زادت لزوجته، ولكنّ اللزوجة تمنع جزيئات المادة السائلة من التراص في هيئة بلورات مثل المواد الصلبة. وعادةً كلّما زادت برودة المادة الصلبة –لما هوأقل من نقطة الانصهار- تبدأ البلورات بالتكوّن وتتراص كهيئة المواد الصلبة، ولكن قد تتحوّل المادة السائلة إلى حالاتٍ أخرى عند انخفاض الحرارة أكثر وأكثر، وهي حالة (التبريد الفائق – Supercooled)، إذ تظلّ المادة السائلة في حالتها السائلة حتّى لوتخطّت نقطة الانصهار، وهذا يعود لعدم وجود مناطق مركزيّة تبدأ عندها الجُزيئات بالتبلور.

في حال زادت اللزوجة بالقدر الكافي -كلّما تقلصت درجة الحرارة- ربّما لن تتبلور أبدًا، فاللزوجة تزداد بشكر طرديّ ومستمر، لتصبح في نهاية الأمر مادة سائلة، سميكةً للغاية، أوبشكلٍ أدقّ، تصبح مادةً صلبةً ولكنّها غير متبلورة. وتكون جُزيئات هذه المادة غير متراصة بشكلٍ منتظم، كما هوالحال في المادة الصلبة العاديّة، ولكنها تكون متماسكة بشكلٍ كافٍ لتترابط مع بعضها وتبدوصلبة، يُطلَق على هذه الحالة من المادة اسم (الزجاج أومواد صلبة غير متبلورة – amorphous solid or glass).

يدّعي البعض أنّ الزجاج ما إلّا سائل فائق التبريد؛ وهذا يعود لعدم وجود فترة انتنطقيةٍ أولى عند تحوّله من الحالة السائل إلى الحالة الصلبة، ولكنّ هذا غير سليم. إذ أنّنا نرصد فترةً انتنطقيّةً ثانية عند تحوّل السوائل فائقة التبريد إلى زجاج، ولكن يصعُبُ ملاحظة هذه الفترة مثل الفترة الأولى؛ وذلك لأنّ التغير في الكثافة لاقد يكون كبيرًا كما هوالحال في الفترة الأولى، ولا تتغيّر حرارة الانصهار بشكلٍ كبيرٍ مثل الفترة الأولى، ولكنّ التغيير الملحوظقد يكون في السعة الحراريّة للمادة. درجة الحرارة الكامنة في الزجاج تعتمد بالأساس على سرعة التبريد التي تخضع لها تلك المادة التي تحوَّل إلى زجاج، فكلّما كان التبريد بطيئًا، كانت درجة الحرارة الكامنة في الزجاج أعلى وتستمر لفترة أطول، ويصبح الزجاج الناتج أكثر كثافةً. ولكن علينا حتى نُراعي درجة التبريد تلك، لنتجنب الوصول إلى الحدّ المسموح وتحوُّل المادة إلى الحالة الصلبة بدلًا من تحوُّلها إلى زجاج.

المراجع

^ ترجمة metastable حسب بنك باسم للمصطلحات الفهمية؛ مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية، تاريخ الوصول: 05 02 2017..
^ Haldane, J. B. S. (1964). "Eighteen: Genesis of Life". In D. R., Bates (المحرر). (باللغة الإنجليزية) (الطبعة 2nd). Germany: Pergamon Press. صفحة 332. ISBN . مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 29 مايو2017. This is a highly stable molecule. About 11,500 calories of free energy are liberated when it is hydrolized to phosphate and adenosine-diphosphate (ADP).
^ van Setten; Uijttewaal; de Wijs; de Groot (2007). "Thermodynamic stability of boron: the role of defects and zero point motion". JACS. 129 (9): 2458–2465. doi:10.1021/ja0631246.
↑ "حالة المادة في الزجاج" نسخة محفوظة 14 فبراير 2019 على مسقط واي باك مشين.