Физиката и химията изучават материята, енергията и взаимодействията между тях. От законите на термодинамиката учените знаят, че материята може да променя състоянията и сборът на материята и енергията на една система е постоянен. Когато енергията се добави или отстрани към материята, тя променя състоянието, за да образува a състояние на материята. Състоянието на материята се определя като един от начините, по които въпрос може да взаимодейства със себе си, за да образува хомогенна фаза.
Състояние на материята срещу фаза на въпроса
Фразите "състояние на материята" и "фаза на материята" се използват взаимозаменяемо. В по-голямата си част това е добре. Технически една система може да съдържа няколко фази на същото състояние на материята. Например, пръчка от стомана (твърдо вещество) може да съдържа ферит, циментит и аустенит. Смес от масло и оцет (течност) съдържа две отделни течни фази.
Състояния на материята
В ежедневието съществуват четири фази на материята: твърда храна, течности, газове
, и плазма. Открити са обаче няколко други състояния на материята. Някои от тези други състояния възникват на границата между две състояния на материята, където веществото всъщност не показва свойствата на нито едно състояние. Други са най-екзотични. Това е списък на някои състояния на материята и техните свойства:твърд: Твърдото вещество има определена форма и обем. Частиците в твърдо вещество са опаковани много близо един до друг, фиксирани в подреден режим. Подреждането може да бъде достатъчно подредено да образува кристал (например, NaCl или кристал от трапезна сол, кварц) или устройството може да бъде неупотребено или аморфно (напр. Восък, памук, стъкло за прозорци).
течност: Течност има определен обем, но няма определена форма. Частиците в течността не са опаковани толкова близо, колкото в твърдо вещество, което им позволява да се плъзгат една върху друга. Примерите за течности включват вода, масло и алкохол.
Газ: На газ липсва определена форма или обем. Газовите частици са широко разделени. Примерите за газове включват въздух и хелий в балон.
плазма: Подобно на газ, плазмата няма определена форма или обем. Частиците на плазмата обаче са електрически заредени и са разделени от огромни разлики. Примери за плазма включват светкавица и аурора.
Стъкло: Чаша е аморфно твърдо вещество междинно съединение между кристална решетка и течност. Понякога се счита за отделно състояние на материята, тъй като има свойства, различни от твърди вещества или течности и защото съществува в метастабилно състояние.
СУПЕРФЛУИД: Свръхтечност е второ течно състояние, което се появява в близост абсолютна нула. За разлика от нормална течност, свръхфлуид има нула вискозитет.
Кондензат Бозе-Айнщайн: A Кондензат Бозе-Айнщайн може да се нарече пето състояние на материята. В кондензат Бозе-Айнщайн частиците на материята спират да се държат като отделни образувания и могат да бъдат описани с една вълнова функция.
Фермионен кондензат: Подобно на кондензат Бозе-Айнщайн, частиците във фермионен кондензат могат да бъдат описани чрез една равномерна вълнова функция. Разликата е, че кондензатът се образува от фермиони. Поради принципа на изключване на Паули, фермионите не могат да споделят едно и също квантово състояние, но в този случай двойки фермиони се държат като бозони.
Dropleton: Това е "квантова мъгла" от електрони и дупки, които протичат много като течност.
Изродена материя: Изродената материя всъщност е съвкупност от екзотични състояния на материята, които възникват под изключително високо налягане (например в сърцевините на звезди или масивни планети като Юпитер). Терминът "изродени" произлиза от начина, по който материята може да съществува в две състояния с една и съща енергия, което ги прави взаимозаменяеми.
Гравитационна сингулярност: Една особеност, като в центъра на черна дупка, е не състояние на материята. Това обаче отбелязва, защото това е "обект", образуван от маса и енергия, на които липсва материя.
Фазови промени между състоянията на въпроса
Материята може да променя състоянията, когато се добавя или отстранява енергия от системата. Обикновено тази енергия е резултат от промени в налягането или температурата. Когато състоянието се променя, тя претърпява а фазов преход или фазова промяна.
Източници
- Goodstein, D. L. (1985). Състояния на материята. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
- Murthy, G.; и др. (1997). „Свръхфлуиди и суперзвуци на разрушени двумерни решетки“. Физически преглед B. 55 (5): 3104. DOI:10,1103 / PhysRevB.55.3104
- Сътън, А. P. (1993). Електронна структура на материалите. Оксфордски научни публикации. стр. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
- Валигра, Лори (22 юни 2005 г.) MIT физиците създават нова форма на материята. MIT News.
- Wahab, M.A. (2005). Физика на твърдото тяло: структура и свойства на материалите. Alpha Science. стр. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.