Jakie są stany skupienia:
Stany materii to różne formy, w jakich materia występuje we wszechświecie. Są one również znane jako stany skupienia materii, ponieważ cząstki agregują lub grupują się w różny sposób w każdym stanie.
Można uznać, że istnieją cztery podstawowe stany skupienia, biorąc pod uwagę te formy agregacji, które występują w warunkach naturalnych. Podstawowe stany skupienia to:
- Stan stały.
- Stan ciekły.
- Stan gazowy.
- Stan plazmy.
W szczegółach obrazu obserwujemy grupowanie cząstek.
Jednak badania nad stanami skupienia materii zostały dziś rozszerzone. Oprócz tych, które występują naturalnie, dziś badamy te, które występują w warunkach ekstremalnych, indukowanych w laboratorium. Z tej grupy naukowcy zweryfikowali istnienie trzech nowych stanów: kondensatu Bosego-Einsteina (BEC); kondensat Fermiego i ciało stałe.
Charakterystyki stanów materii zależą od siły przyciągania między cząstkami i ich ruchliwości. Temperatura i/lub ciśnienie to czynniki, które wpływają na grupowanie tych cząstek i wzajemne oddziaływanie.
Gdy występują sensowne zmiany w zmiennych temperatury i/lub ciśnienia, następują zmiany z jednego stanu skupienia na drugi. Te zmiany to krzepnięcie, waporyzacja, topienie, sublimacja, sublimacja odwrotna, jonizacja i dejonizacja.
Poniżej przedstawiamy tabelę porównawczą z głównymi różnicami, jakie istnieją między podstawowymi stanami materii:
| własność |
Stan: schorzenie | Stan: schorzenie ciekły | Stan: schorzenie gazowy | Stan: schorzenie plazmatyczny |
|---|---|---|---|---|
| Rodzaj sprawy | Naprawiono sprawę | Płyny o lepkości | Gazy | Gorące gazy (z ładunkiem elektrycznym) |
| Atrakcja między cząstkami | wysoki | Pośredni | Krótki | Krótki |
| Mobilność cząstek | Krótki | Pośredni | wysoki | wysoki |
| Tom | Z głośnością | Z głośnością | Brak głośności | Brak głośności |
| Kształt | Zdefiniowane | Nieokreślony | Nieokreślony | Nieokreślony |
| Przykład | Kamienie | woda | Para wodna | Telewizor plazmowy |
Stan stały
Stan stały to taki, który postrzegamy jako stałą materię, która opiera się zmianom kształtu i objętości. W materii stałej cząstki mają do siebie większe przyciąganie, co zmniejsza ich ruch i możliwości oddziaływania. Na przykład: między innymi skały, drewno, naczynia metalowe, szkło, lód i grafit.
charakterystyka stanu stałego Oni są:
- Siła przyciągania między poszczególnymi cząsteczkami jest większa niż energia, która powoduje oddzielenie.
- Cząsteczki blokują się w pozycji, ograniczając ich energię wibracyjną.
- Utrzymuje kształt i objętość.
Stan ciekły
Stan ciekły odpowiada płynom, których objętość jest stała, ale dostosowuje się do kształtu pojemnika. Na przykład: woda, zimne napoje, olej i ślina.
charakterystyka stanu ciekłego Oni są:
- Cząstki przyciągają się, ale odległość jest większa niż w ciałach stałych.
- Cząstki są bardziej dynamiczne niż ciała stałe, ale bardziej stabilne niż gazy.
- Ma stałą objętość.
- Jego kształt jest nieokreślony. Stąd płyn przyjmuje kształt pojemnika.
Stan gazowy
Stan gazowy odpowiada gazom. Technicznie definiuje się ją jako zgrupowanie cząstek o niewielkim przyciąganiu do siebie, które zderzając się ze sobą, rozszerzają się w przestrzeni. Na przykład: para wodna, tlen (O2) i gaz ziemny.
charakterystyka stanu gazowego Oni są:
- Koncentruje mniej cząstek niż ciał stałych i cieczy.
- Cząsteczki nie przyciągają się nawzajem.
- Cząstki ulegają ekspansji, więc są bardziej dynamiczne niż ciała stałe i gazy.
- Nie ma określonego kształtu ani objętości.
Stan plazmy
Stan plazmatyczny jest stanem podobnym do gazowego, ale zawiera cząstki naładowane elektrycznie, czyli zjonizowane. Są to zatem gorące gazy.
Materia w stanie plazmy jest bardzo powszechna w przestrzeni kosmicznej i stanowi w rzeczywistości 99% jej obserwowalnej materii. Jednak stan plazmy jest również naturalnie odtwarzany w niektórych zjawiskach ziemskich. Może być również wytwarzany sztucznie do różnych zastosowań.
Na przykład w słońcu, gwiazdach i mgławicach jest plazma. Występuje również w zorzach polarnych, w błyskawicach iw tak zwanym Ogniu San Telmo. Jeśli chodzi o ich sztuczną produkcję, przykładem są telewizory plazmowe, świetlówki i lampy plazmowe.
charakterystyka stanu plazmy Oni są:
- Brakuje mu określonego kształtu i objętości.
- Jego cząsteczki są zjonizowane.
- Brakuje mu równowagi elektromagnetycznej.
- Jest dobrym przewodnikiem elektrycznym.
- Tworzy włókna, warstwy i promienie pod wpływem pola magnetycznego.
Może Cię zainteresować:
- Stan stały
- Stan ciekły
- Stan gazowy
- Stan plazmy
Zmiany w stanach sprawy
Zmiany stanów materii to procesy, które umożliwiają zmianę struktury przestrzennej materii z jednego stanu w drugi. Zależą od zmian warunków środowiskowych, takich jak temperatura i/lub ciśnienie.
Biorąc pod uwagę fundamentalne stany materii, zmiany stanu materii to: krzepnięcie, parowanie, fuzja, sublimacja, sublimacja odwrotna, jonizacja i dejonizacja.
Topienie lub topienie. Jest to przejście ze stanu stałego do stanu ciekłego. Występuje, gdy ciało stałe jest wystawione na działanie wyższych niż zwykle temperatur, aż do stopienia. Dzieje się tak, ponieważ wysokie temperatury, jakim poddawana jest substancja stała, powodują, że cząstki lepiej się oddzielają i łatwiej się poruszają.
Zestalenie. Zestalenie to przejście ze stanu ciekłego do stanu stałego. Gdy temperatura cieczy spada, cząstki zaczynają się do siebie zbliżać, a ruch między nimi zostaje zmniejszony. Po osiągnięciu punktu zamarzania zamieniają się w ciało stałe.
Odparowanie. Waporyzacja to przejście ze stanu ciekłego do stanu gazowego. Występuje, gdy temperatura wzrasta w rozsądny sposób, co przerywa oddziaływanie między cząstkami. Powoduje to ich separację i zwiększony ruch, powodując powstanie gazu.
Kondensacja. Kondensacja to przejście ze stanu gazowego do stanu ciekłego. Wraz ze spadkiem temperatury i/lub wzrostem ciśnienia cząsteczki gazu tracą pewną ruchliwość i zbliżają się do siebie. To przybliżenie wyjaśnia przejście od gazu do cieczy.
Sublimacja. Sublimacja to przejście ze stanu stałego do stanu gazowego bez przechodzenia przez stan ciekły. Występuje np. w kulkach naftalenowych. Te kule, które są używane do trzymania ciem z dala od szaf, mają właściwość zanikania z czasem. Oznacza to, że przechodzą ze stanu stałego do stanu gazowego bez przechodzenia przez stan ciekły.
Sublimacja odwrócona. Nazywa się to sublimacją odwrotną, sublimacją regresywną, osadzaniem lub krystalizacją w celu bezpośredniej zmiany stanu gazowego w stały.
Jonizacja Jonizacja to przejście z gazu do plazmy, które następuje, gdy cząsteczki gazu są naładowane elektrycznie, co jest możliwe, gdy gaz jest podgrzewany.
Dejonizacja Dejonizacja polega na przejściu ze stanu plazmowego do stanu gazowego. Jest to zatem proces odwrotny do jonizacji.
Następnie przedstawiamy tabelę, która podsumowuje zmiany w materii i podaje przykład dla każdego z nich.
| Proces | Zmiana statusu | Przykład |
|---|---|---|
| Połączenie | Stały do płynnego. | Odwilż. |
|
Zestalenie | Płynny do stałego. | Lód. |
| Odparowanie | Płynny do gazowego. | Para wodna. |
| Kondensacja | Gazowy do płynnego. | Deszcz. |
| Sublimacja | Stały do gazowego. | Suchy lód. |
| Odwrócona sublimacja | Gazowy do stałego. | Śnieg. |
| Jonizacja | Gazowy do plazmy. | Neony. |
| Dejonizacja | Plazmatyczna do gazowej. | Dym, który wynika z zgasić płomień. |
Może Cię zainteresować:
- Zmiany stanu materii
- Odparowanie
- Wrzenie
Nowe stany materii
Obecnie badania naukowe odkrywają nowe stany skupienia materii za pomocą sztucznych procedur. Najbardziej znane są oparte na temperaturze i to kondensat Bosego-Einsteina, kondensat fermionowy i stan superstały.
Jednak nadal badane są inne teorie dotyczące możliwych stanów materii, takie jak cząsteczka Rydberga, stan Halla Kwantowego, materia fotoniczna i kropla.
Kondensat Bosego-Einsteina (BEC)
Stan znany jako kondensat Bosego-Einsteina (BEC) występuje, gdy pewne gazy są poddawane działaniu temperatur bliskich zeru bezwzględnego (-273,15 ° C), osiągając taką gęstość i punkt zamarzania, że atomy nie mogą się poruszać.
Jest to stan skupienia, który został sztucznie osiągnięty w 1995 roku. Od tego czasu znany jest również jako piąty stan skupienia.
Przykładem BEC są materiały o nadprzewodnictwie, czyli mogące przepuszczać prąd bez wywierania oporu i bez utraty energii.
charakterystyka stanu skondensowanego Bosego-Einsteina to:
- Jego cząstki to bozony.
- Można to zaobserwować tylko na poziomie subatomowym.
- Wykazuje nadprzewodnictwo (zerowy opór elektryczny).
- Jego minimalny stan energetyczny jest znany jako stan podstawowy.
Zagłęb się w: Status konsensusu Bose-Einstein
Hrabia Fermi
Kondensat Fermiego lub kondensat fermionowy to taki, w którym materia jest nadciekła, to znaczy nie ma żadnego stopnia lepkości. Zachowanie stanu fermionowego przypomina raczej falę niż cząsteczkę. Jest to związane ze stanem Bosego-Einsteina.
charakterystyka kondensatora fermionowego Oni są:
- Jego cząsteczkami są fermiony (a nie bozony).
- Występuje w temperaturach bliskich zeru bezwzględnego.
- Jego stabilność utrzymuje się przez bardzo krótki czas.
Super solidny
Superciało to stan, w którym materia jest ułożona w przestrzeni o właściwościach nadcieczy. Dopiero w 2017 roku znaleziono wyraźne dowody na jego istnienie. Jest nadal badany, podobnie jak inne hipotetyczne stany.
Zobacz też:
- Właściwości materii
- Intensywne i rozległe właściwości materii
