עולם המיקרו ועולם המאקרו

נכתב ע"י alexL בד', 12/05/2018 - 04:31

לא רק מראה ומבנה החומר אלא גם תכונות והתנהגות שלו תלויות מאוד ברמת המבנה שמבחינתו מתבצע תיאור ואפיון. להלן מספר דוגמאות:

  1. אוויר ברמת המאקרו נמצא במנוחה (לפחות אם אין רוח). יחד עם זאת נקבע כי בכל רגע כמויות אדירים של חלקיקי האוויר נעים במהירויות גבוהות (כ-500 מטר לשנייה בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי) ומתנגשות ביניהן פעמים רבות. יתר על כך, בכל חלקיק אוויר מתרחשים בהתמדה שינויים הלא מובנים לנו באופן מלא.
  2. דף נייר בוער. מבחינת המאקרו, משחיר הנייר ומתפרר ומופיעה אש. מבחינת המיקרו, מתרחשים שינויים עמוקים למבנה הנייר: נהרסת מערכת הסיבים, נוצרים "קשקשים" של אפר, נפלטים גזים ועיקרם הוא פחמן דו חמצני. מבחינת הרמה האטומית, מולקולות חמצן הבאים מהאוויר מגיבות עם פחמימות של הנייר.

לתכונות מסוימות של חומרים, כגון צפיפות, מצב צבירה, צבע ועוד יש משמעות רק כאשר מדובר בתצפיות הנעשות במרת המאקרו. באמת, מצב צבירה תלוי באופן שחלקיקי החומר מצטברים. אז מהו מצב הצבירה של אטום בודד?

בהתאם לרמת המבנה של החומר נוח לדבר על:

 

תכונות מאקרוסקופיות (או תכונות המאקרו) הן התכונות המוגדרות עבור כמות גדולה מאוד של אטומים.

תכונות מיקרוסקופיות (או תכונות המיקרו) הן תכונות המוגדרות עבור אטומים בודדים או קבוצות קטנות (יחידות עד עשרות) של אטומים.

רק תכונות בודדת מאוד מוגדרות גם ברמת המאקרו וגם ברמת המיקרו, למשל: מסה ומטען חשמלי.

ההבדל העמוק מאוד בתכונות הנצפות ובמהות התופעות בין הרמה המאקרוסקופית למיקרוסקופית גורם לכך שבמדע החומרים נהוג לדבר על עולם המיקרו לכוד ועולם המאקרו לכוד. בשני עולמות אלה שולטים חוקי טבע שונים וכל אחד מהעולמות מחייב דיון ומחקר נפרד מהשני.