ذره‌های ریزِ در حرکت
مادربزرگ مِی در آشپزخانه نان می‌پزد. مِی در اتاقش، آن سر خانه، نشسته و درِ اتاق نیمه‌باز است. چند دقیقه بعد بوی نان به مشامش می‌رسد. هیچ چیزی که بشود دید از آشپزخانه نیامده است. پس چه چیزی به بینی‌اش رسید؟
ساخته‌شده از تکه‌های ریز
دانشمندان این را، و خیلی چیزهای دیگر را، با یک ایده توضیح می‌دهند: همه‌ی ماده‌ها از ذره‌های ریز ساخته شده‌اند؛ تکه‌هایی از ماده که آن‌قدر کوچک‌اند که حتی با ذره‌بین هم دیده نمی‌شوند. یک دانه‌ی شکر، یک قطره آب و یک نفس هوا، هر کدام از تعداد بسیار زیادی از این ذره‌ها ساخته شده‌اند. و ذره‌ها همیشه در حرکت‌اند.
وقتی نان پخته می‌شود، بعضی از ذره‌هایش به هوا فرار می‌کنند. این ذره‌ها این طرف و آن طرف می‌روند، به ذره‌های هوا می‌خورند و آرام‌آرام در همه‌ی خانه پخش می‌شوند. وقتی بعضی از آن‌ها به بینی مِی برسند، بوی نان را حس می‌کند.
به این ایده مدل ذره‌ای (particle model) می‌گویند. مدل تصویری ساده است که کمک می‌کند آنچه را می‌بینیم توضیح دهیم. هیچ‌کس نمی‌تواند این ذره‌ها را با چشم خودش ببیند، اما این مدل آن‌قدر چیزها را توضیح می‌دهد که دانشمندان مطمئن‌اند ذره‌ها وجود دارند. در درس‌های بعد می‌فهمیم خود این ذره‌ها از چه ساخته شده‌اند.
جامد و مایع و گاز، از نزدیک
در درس «جامد، مایع و گاز» دیدیم این سه حالت چه رفتاری دارند. مدل ذره‌ای توضیح می‌دهد چرا.
در جامد، ذره‌ها تنگ کنار هم و در ردیف‌های مرتب چیده شده‌اند و محکم به هم چسبیده‌اند. فقط می‌توانند سر جایشان بلرزند. برای همین جامد شکلش را نگه می‌دارد.
در مایع، ذره‌ها هنوز نزدیک هم‌اند، اما در ردیف نیستند. شل‌تر به هم چسبیده‌اند و می‌توانند از کنار هم سُر بخورند. برای همین مایع جاری می‌شود و شکل ظرفش را می‌گیرد، اما مقدارش ثابت می‌ماند.
در گاز، ذره‌ها از هم دورند و تقریباً اصلاً به هم نمی‌چسبند. تند و به هر طرف پرواز می‌کنند تا به چیزی بخورند. برای همین گاز پخش می‌شود و هر ظرفی را پر می‌کند، و برای همین می‌شود آن را فشرد: میان ذره‌هایش جای خالی زیادی هست.
گرما چه می‌کند
وقتی چیزی گرم می‌شود، ذره‌هایش تندتر حرکت می‌کنند. در یخ، ذره‌ها بیشتر و بیشتر می‌لرزند، تا جایی که در صفر درجه از ردیف‌هایشان رها می‌شوند و از کنار هم سُر می‌خورند: یخ ذوب می‌شود. آب را بیشتر گرم کنید تا ذره‌هایش باز هم تندتر شوند، تا جایی که بعضی از آن‌ها به شکل گاز به هوا بپرند: آب تبخیر می‌شود، و در ۱۰۰ درجه می‌جوشد. سرد کردن کار برعکس را می‌کند: ذره‌ها کُند می‌شوند و دوباره به هم می‌چسبند.
در خانه امتحان کنید
- یک لیوان را با آب سرد شیر و لیوان دیگری را با آب گرم شیر پر کنید.
- در یک لحظه، یک چای کیسه‌ای را آرام در هر لیوان بگذارید. هم نزنید.
- دو دقیقه نگاه کنید.
رنگ چای در آب گرم تندتر پخش می‌شود. ذره‌های آب گرم تندتر حرکت می‌کنند، پس ذره‌های چای را سریع‌تر این طرف و آن طرف می‌برند.
مراقب باشید
از آب گرمِ شیر استفاده کنید، نه آب جوش کتری.
واژه‌های این درس
- ذره - تکه‌ای بسیار ریز از ماده، خیلی کوچک‌تر از آن که دیده شود
- مدل ذره‌ای - این ایده که همه‌ی ماده‌ها از ذره‌های ریزی ساخته شده‌اند که همیشه در حرکت‌اند
ایده‌ی اصلی
همه‌ی ماده‌ها از ذره‌های ریزی ساخته شده‌اند که هیچ‌وقت از حرکت نمی‌ایستند. در جامد، ذره‌ها در ردیف‌ها چیده شده‌اند و می‌لرزند؛ در مایع، از کنار هم سُر می‌خورند؛ و در گاز، از هم دور می‌شوند و پرواز می‌کنند. گرما ذره‌ها را تندتر می‌کند، و همین است که چیزها را ذوب می‌کند و می‌جوشاند.