Stavy materiálu

Jaké jsou stavy hmoty?

Stavy hmoty jsou různé formy, ve kterých se hmota ve vesmíru vyskytuje. Jsou také známé jako stavy agregace hmoty, protože částice se v každém stavu agregují nebo seskupují různými způsoby.

Lze uvažovat o tom, že existují čtyři základní stavy hmoty, s přihlédnutím k těm formám agregace, které se vyskytují za přírodních podmínek. Základní stavy hmoty jsou:

  • Pevné skupenství.
  • Tekutý stav.
  • Plynný stav.
  • Plazmový stav.

V detailu obrázku sledujeme, jak jsou částice seskupeny dohromady.

Studie o stavech agregace hmoty však byly dnes rozšířeny. Kromě těch, které se vyskytují přirozeně, se dnes zkoumají i ty, které se vyskytují v extrémních podmínkách, indukovaných v laboratoři. Z této skupiny vědci ověřili existenci tří nových států: Bose-Einsteinův kondenzát (BEC); Fermiho kondenzát a supersolid.

Charakteristiky stavů hmoty závisí na síle přitažlivosti mezi částicemi a jejich pohyblivosti. Teplota a / nebo tlak jsou faktory, které ovlivňují, jak jsou tyto částice seskupeny a jak vzájemně interagují.

Pokud dojde k rozumným změnám teplotních a / nebo tlakových proměnných, dojde ke změnám z jednoho stavu hmoty do druhého. Tyto změny jsou solidifikace, vaporizace, tání, sublimace, reverzní sublimace, ionizace a deionizace.

Níže uvádíme srovnávací tabulku s hlavními rozdíly, které existují mezi základními stavy hmoty:

Vlastnictví

Stav
pevný

Stav
kapalnýStav
plynnýStav
plazmatickéTyp hmotyOpravená záležitostKapaliny s viskozitouPlynyHorké plyny
(s elektrickým nábojem)Atrakce
mezi částicemivysokýstředně pokročilíKrátkýKrátkýMobilita
částicKrátkýstředně pokročilívysokývysokýObjemS hlasitostíS hlasitostíŽádný objemŽádný objemTvarDefinovanéNeurčitýNeurčitýNeurčitýPříkladKamenyVodaVodní páraPlazmová televize

Pevné skupenství

Pevný stav je ten, který vnímáme jako pevnou hmotu, který odolává změnám tvaru a objemu. V pevné fázi mají částice k sobě větší přitažlivost, což snižuje jejich pohyb a možnosti interakce. Například: kameny, dřevo, kovové nádobí, sklo, led a grafit, mimo jiné.

Charakteristiky pevného stavu jsou:

  • Síla přitažlivosti mezi jednotlivými částicemi je větší než energie, která způsobuje oddělení.
  • Částice se uzamknou do polohy omezující jejich vibrační energii.
  • Udržuje svůj tvar a objem.

Tekutý stav

Kapalný stav odpovídá tekutinám, jejichž objem je konstantní, ale přizpůsobuje se tvaru své nádoby. Například: voda, studené nápoje, olej a sliny.

Charakteristiky kapalného stavu jsou:

  • Částice se navzájem přitahují, ale vzdálenost je větší než u pevných látek.
  • Částice jsou dynamičtější než pevné látky, ale stabilnější než plyny.
  • Má konstantní objem.
  • Jeho tvar je neurčitý. Kapalina má tedy tvar nádoby.

Plynný stav

Plynný stav odpovídá plynům. Technicky je definován jako seskupení částic s malou vzájemnou přitažlivostí, které se při vzájemné kolizi rozpínají v prostoru. Například: vodní pára, kyslík (O2) a zemní plyn.

Charakteristiky plynného stavu jsou:

  • Koncentruje méně částic než pevné látky a kapaliny.
  • Částice se navzájem málo přitahují.
  • Částice jsou v expanzi, takže jsou dynamičtější než pevné látky a plyny.
  • Nemá žádný konkrétní tvar ani objem.

Plazmový stav

Plazmatický stav je stav podobný plynnému, ale má elektricky nabité částice, to znamená ionizované. Jedná se tedy o horké plyny.

Hmota v plazmatickém stavu je ve vesmíru velmi běžná a ve skutečnosti tvoří 99% její pozorovatelné hmoty. V některých pozemských jevech je však také přirozeně reprodukován stav plazmy. Stejně tak může být uměle vyroben pro různé účely.

Například na slunci, hvězdách a mlhovinách je plazma. Je také přítomen v polárních polárních září, v blescích a v takzvaném ohni San Telmo. Pokud jde o jejich umělou výrobu, příkladem jsou plazmové televize, zářivky a plazmové lampy.

Charakteristiky stavu plazmy jsou:

  • Postrádá definovaný tvar a objem.
  • Jeho částice jsou ionizované.
  • Postrádá elektromagnetickou rovnováhu.
  • Je to dobrý elektrický vodič.
  • Při vystavení magnetickému poli vytváří vlákna, vrstvy a paprsky.

Může vás zajímat:

  • Pevné skupenství
  • Tekutý stav
  • Plynný stav
  • Plazmový stav

Změny ve stavech věci

Změny stavů hmoty jsou procesy, které umožňují prostorové struktuře hmoty měnit se z jednoho stavu do druhého. Závisí na změnách podmínek prostředí, jako je teplota a / nebo tlak.

S přihlédnutím k základním stavům hmoty jsou změnami stavu hmoty: tuhnutí, vaporizace, fúze, sublimace, inverzní sublimace, ionizace a deionizace.

Tání nebo tání. Je to změna z pevného stavu do kapalného stavu. K tomu dochází, když je pevná látka vystavena vyšším teplotám než obvykle, dokud se nerozpustí. Dochází k tomu proto, že vysoké teploty, kterým je pevná látka vystavena, způsobují, že se částice více oddělují a snadněji se pohybují.

Tuhnutí. Tuhnutí je přechod z kapalného do pevného stavu. Když teplota kapaliny klesne, částice se k sobě začnou přibližovat a pohyb mezi nimi se sníží. Po dosažení bodu mrazu se změní na pevnou hmotu.

Vypařování. Vaporizace je přechod z kapalného do plynného stavu. K tomu dochází, když teplota rozumným způsobem stoupá, což narušuje interakci mezi částicemi. To způsobí jejich oddělení a zvýšený pohyb, což vede ke vzniku plynu.

Kondenzace. Kondenzace je změna z plynného na kapalný stav. Jak teplota klesá a / nebo tlak stoupá, částice plynu ztrácejí určitou pohyblivost a přibližují se k sobě. Tato aproximace vysvětluje přechod od plynu k kapalině.

Sublimace. Sublimace je přechod z pevného stavu do plynného, ​​aniž by prošel kapalným stavem. Vyskytuje se například v naftalenových sférách. Tyto sféry, které se používají k tomu, aby se můry nedostaly do skříní, mají v průběhu času samy vyblednutí. To znamená, že přecházejí z pevného do plynného stavu, aniž by procházeli kapalným stavem.

Reverzní sublimace. Říká se tomu reverzní sublimace, regresivní sublimace, depozice nebo krystalizace, která se přímo mění z plynného stavu na pevnou látku.

Ionizace Ionizace je změna z plynu na plazmu, ke které dochází, když jsou částice plynu elektricky nabité, což je možné při zahřívání plynu.

Deionizace Deionizace spočívá v přechodu z plazmatického stavu do plynného stavu. Jedná se tedy o opačný proces než ionizace.

Dále uvádíme tabulku, která shrnuje změny hmoty a pro každou uvádí příklad.

ProcesZměna stavuPříkladFúzePevné až kapalné.Taje.

Tuhnutí

Tekutý až pevný.Led.VypařováníKapalné až plynné.Vodní pára.KondenzacePlynné až kapalné.Déšť.SublimacePevné až plynné.Suchý led.Reverzní sublimacePlynné až pevné.Sníh.IonizacePlynný na plazmu.Neonové nápisy.DeionizacePlazmatické až plynné.Kouř, který z toho vzniká
uhasit plamen.

Může vás zajímat:

  • Změny stavu hmoty
  • Vypařování
  • Vařící

Nové stavy hmoty

V současné době vědecká zkoumání objevila nové stavy agregace hmoty pomocí umělých postupů. Nejznámější jsou založeny na teplotě a jsou to Bose-Einsteinův kondenzát, fermionický kondenzát a supersolid.

Stále se však studují další teorie o možných stavech hmoty, jako je Rydbergova molekula, stav Quantum Hall, fotonická hmota a dropleton.

Bose-Einsteinův kondenzát (BEC)

Stav známý jako Bose-Einsteinův kondenzát (BEC) nastává, když jsou určité plyny vystaveny teplotám blízkým absolutní nule (-273,15 ° C), dosahujících takové hustoty a bodu tuhnutí, že s atomy nelze hýbat.

Je to stav hmoty, kterého bylo uměle dosaženo v roce 1995. Od té doby je také znám jako pátý stav hmoty.

Příkladem BEC jsou materiály se supravodivostí, to znamená, že mohou přenášet elektřinu bez vyvíjení jakéhokoli odporu a bez ztráty energie.

Charakteristiky kondenzovaného stavu Bose-Einsteina jsou:

  • Jeho částice jsou bosony.
  • Je pozorovatelný pouze na subatomární úrovni.
  • Představuje supravodivost (nulový elektrický odpor).
  • Jeho minimální energetický stav je známý jako základní stav.

Ponořte se do: Stav konsensu Bose-Einsteina

Hrabě z Fermi

Fermiho kondenzát nebo fermionický kondenzát je takový, kde je hmota superfluidní, to znamená, že nemá žádný stupeň viskozity. Chování fermionického stavu je podobné vlně spíše než částici. Souvisí to se stavem Bose-Einsteina.

Charakteristiky fermionického kondenzátoru jsou:

  • Jeho částice jsou fermiony (a ne bosony).
  • Vyskytuje se při teplotách blízkých absolutní nule.
  • Jeho stabilita trvá velmi krátkou dobu.

Super pevná

Supersolid je stav, ve kterém je hmota uspořádána v prostoru s vlastnostmi superfluid. Teprve v roce 2017 byl nalezen jasný důkaz o jeho existenci. Stále se vyšetřuje, stejně jako další hypotetické stavy.

Viz také:

  • Vlastnosti hmoty
  • Intenzivní a rozsáhlé vlastnosti hmoty

Tagy:  Výrazy-In-Angličtina Všeobecné Věda