Что такое состояние материи?

Состояние материи описывает различные способы расположения определенных групп частиц при различных температурах и силах воздействующих на них.

Исторически эти описания фокусировались на форме и объеме материала, давая нам всего три традиционных состояния: твердое, жидкое и газообразное.

Что такое твердое тело?

Твердые состояния описывают вещества с фиксированным объемом и формой, например, с частицами, связанными в высокоупорядоченной (если это кристалл, например алмаз) или относительно неупорядоченной (если это аморфное твердое тело, например, стекло) конфигурации.

Что такое жидкость?

Жидкие состояния описывают вещества относительно постоянного объема, но с формами, которые легче приспосабливаются к контейнеру, когда воздействует сила тяжести.

Силы, связывающие их частицы, позволяют им двигаться в большей степени, чем в твердых телах.

Что такое газ?

Газообразные состояния описывают вещества, не имеющие фиксированного объема, формы которых определяются оболочками контейнеров или окружающими силами. Силы между их частицами допускают большое количество случайных движений на большой площади.

Изменение количества энергии в материале или изменение внешних сил, таких как повышение давления или температуры, влияет на движения частиц по отношению к силам, связывающим их вместе.

Увеличение температуры, например, может превратить твердое вещество в жидкость. С другой стороны, приложение достаточного давления к газу может заставить частицы приблизиться достаточно близко, чтобы сформировать жидкое состояние в изменении состояния, называемом конденсацией.

Что такое сублимация?

Когда твердое вещество напрямую переходит в газообразное состояние, не превращаясь сначала в жидкость, это называется сублимацией. Это происходит при давлениях или температурах ниже тройной точки вещества — температуры и давления, при которых все три состояния этого вещества сосуществуют в равновесии.

Сколько существует состояний материи?

В зависимости от типов свойств, используемых для определения состояний, могут быть десятки различных примеров, обнаруженных в повседневных и экстремальных условиях по всей Вселенной.

Такие свойства, как проводимость и даже характеристики квантовой природы, стали определять новые виды состояний, включая плазму и конденсаты Бозе-Эйнштейна.

Что такое плазма?

Плазма, похожа на газ в том, что ее частицы не имеют фиксированной формы или объема, а частицы проносятся в разные стороны с огромным количеством энергии.

В отличие от традиционных газов, частицы, составляющие плазму, превращаются в заряженные формы, при этом отрицательно заряженные электроны отталкиваются и оставляют положительно заряженные ядра.

При еще более высоких температурах элементарные частицы, составляющие ядра атомов — кварки и силовые частицы, называемые глюонами, — слипаются, образуя так называемый кварк-глюонный суп. Считается, что это состояние материи было наиболее распространенным в горячих и плотных условиях Вселенной в ее младенчестве.

Что такое конденсат Бозе-Эйнштейна?

Конденсат Бозе-Эйнштейна возникает, при снижении температуры некоторых материалов настолько, что движение энергии практически прекращается. При таком небольшом движении квантовые свойства каждой частицы в материале становятся общими, придавая «облаку» идентичность.

В чем разница между фазой материи и ее состоянием?

Хотя термины фаза материи и состояние материи иногда используются вместо друг друга, между ними есть разница.

Если состояние материи описывает такие свойства, как объем и форма материала, фаза материи описывает сходство свойств частиц в определенной области пространства.

Представьте себе два контейнера, в каждом по кубику льда. Вода в каждом из них находится в одном и том же состоянии (твердое), и каждый контейнер имеет одну и ту же фазу (вода в твердой форме).

Если мы растопим один кубик льда, состояния будут разными (жидкое и твердое), как и фазы (жидкая и твердая фазы воды).

Если мы поменяем местами кубик льда с блоком железа, состояния будут одинаковыми (твердая вода и твердое железо), но фазы внутри каждого контейнера будут определяться разной плотностью, магнетизмом и отражательной способностью.

Текст и изображения могут быть изменены, удалены или добавлены по решению редакции, чтобы информация оставалась актуальной.