Co 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 předpokládat, že existují čtyři základní stavy hmoty, s přihlédnutím k těm formám agregace, ke kterým dochází za přírodních podmínek. Základní stavy hmoty jsou:
- Pevné skupenství.
- Kapalný stav.
- Plynný stav.
- Stav plazmy.
V detailu obrazu sledujeme, jak jsou částice seskupeny.
Studie o stavech agregace hmoty však byly dnes rozšířeny. Kromě těch, které se vyskytují přirozeně, dnes studujeme ty, které se vyskytují v extrémních podmínkách vyvolaných 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 to, jak jsou tyto částice seskupeny a jak vzájemně interagují.
Dojde-li k citelným změnám teplotních a / nebo tlakových proměnných, dojde ke změnám z jednoho stavu hmoty do druhého. Těmito změnami jsou tuhnutí, odpařování, tavení, sublimace, reverzní sublimace, ionizace a deionizace.
Níže uvádíme srovnávací tabulku s hlavními rozdíly, které existují mezi základními stavy hmoty:
| Vlastnictví |
Stav | Stav kapalný | Stav plynný | Stav plazmatický |
|---|---|---|---|---|
| Druh hmoty | Opravená hmota | Kapaliny s viskozitou | Plyny | Horké plyny (s elektrickým nábojem) |
| Atrakce mezi částicemi | vysoký | středně pokročilí | Krátký | Krátký |
| Mobilita částic | Krátký | středně pokročilí | vysoký | vysoký |
| Objem | S objemem | S objemem | Žádný objem | Žádný objem |
| Tvar | Definované | Neurčitý | Neurčitý | Neurčitý |
| Příklad | Kameny | Voda | Vodní pára | Plazmová televize |
Pevné skupenství
Pevný stav je takový, který vnímáme jako pevnou hmotu, která odolává změnám tvaru a objemu. V pevné látce mají částice k sobě větší přitažlivost, což snižuje jejich pohyb a možnosti interakce. Například: kameny, dřevo, kovové nádobí, sklo, led a grafit, mezi ostatními.
The vlastnosti v pevné fázi Oni jsou:
- Síla přitažlivosti mezi jednotlivými částicemi je větší než energie, která způsobuje oddělení.
- Částice se zablokují do polohy omezující jejich vibrační energii.
- Udržuje si svůj tvar a objem.
Kapalný stav
Kapalný stav odpovídá tekutinám, jejichž objem je konstantní, ale přizpůsobuje se tvaru nádoby. Například: voda, studené nápoje, olej a sliny.
The vlastnosti kapalného stavu Oni jsou:
- Částice se navzájem přitahují, ale vzdálenost je větší než u pevných látek.
- Částice jsou dynamičtější než pevné látky, ale stabilnější než plyny.
- Má stálý objem.
- Jeho tvar je neurčitý. Proto má kapalina tvar své nádoby.
Plynný stav
Plynný stav odpovídá plynům. Technicky je definováno jako seskupení částic s malou přitažlivostí k sobě navzájem, které se při srážce navzájem rozpínají v prostoru. Například: vodní pára, kyslík (O2) a zemní plyn.
The vlastnosti plynného skupenství Oni jsou:
- Koncentruje méně částic než pevné látky a kapaliny.
- Částice jsou navzájem málo přitažlivé.
- Částice jsou v expanzi, takže jsou dynamičtější než pevné látky a plyny.
- Nemá určitý tvar ani objem.
Stav plazmy
Plazmatický stav je stav podobný plynnému, ale má elektricky nabité částice, to znamená ionizované. Jedná se tedy o horké plyny.
Hmota ve stavu plazmy je ve vesmíru velmi běžná a ve skutečnosti tvoří 99% její pozorovatelné hmoty. Stav plazmy se však také přirozeně reprodukuje u některých pozemských jevů. Může být také uměle vyráběn pro různá použití.
Například tam je plazma na slunci, hvězdách a mlhovinách. Je přítomen také v polárních polárních zářich, v blescích a v tzv. Ohni San Telmo. Pokud jde o jejich umělou výrobu, jsou to například plazmové televize, zářivky a plazmové lampy.
The vlastnosti plazmatického stavu Oni 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.
Mohlo by vás zajímat:
- Pevné skupenství
- Kapalný stav
- Plynný stav
- Stav plazmy
Změny stavů věci
Změny stavů hmoty jsou procesy, které umožňují změnu prostorové struktury hmoty z jednoho stavu do druhého. Závisí na změnách podmínek prostředí, jako je teplota a / nebo tlak.
S přihlédnutím k základním stavům hmoty jsou změnami skupenství hmoty: tuhnutí, odpařování, fúze, sublimace, inverzní sublimace, ionizace a deionizace.
Tání nebo tavení. Jedná se o změnu z pevného stavu do kapalného stavu. Nastává, 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 pohybují.
Tuhnutí. Tuhnutí je změna z kapalného stavu do pevného. Když teplota kapaliny poklesne, částice se začnou přibližovat k sobě a pohyb mezi nimi se sníží. Po dosažení bodu mrazu se změní na pevnou hmotu.
Vypařování. Odpařování je změna z kapalného do plynného skupenství. Nastává, když teplota stoupá rozumným způsobem, což narušuje interakci mezi částicemi. To způsobuje jejich oddělení a zvýšený pohyb, což vede k tvorbě plynu.
Kondenzace. Kondenzace je změna z plynného do kapalného stavu. Jak teplota klesá a / nebo stoupá tlak, částice plynu ztrácejí určitou pohyblivost a přibližují se k sobě. Tato aproximace vysvětluje přechod z plynu na kapalinu.
Sublimace. Sublimace je změna z pevného stavu do plynného stavu, aniž by prošla kapalným stavem. Vyskytuje se například v sférách naftalenu. Tyto koule, které se používají k udržení můr od skříní, mají tu vlastnost, že se časem vytrácejí. To znamená, že přecházejí z pevného do plynného stavu, aniž by procházeli kapalným stavem.
Reverzní sublimace. Říká se tomu inverzní sublimace, regresní sublimace, depozice nebo krystalizace, která se mění z plynného stavu na pevnou látku přímým způsobem.
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 ze stavu plazmy do stavu plynného. Je to tedy opačný proces než ionizace.
Dále představíme tabulku, která shrnuje změny v hmotě a uvádí pro každou příklad.
| Proces | Změna stavu | Příklad |
|---|---|---|
| Fúze | Pevný až kapalný. | Taje. |
|
Tuhnutí | Kapalné až pevné. | Led. |
| Vypařování | Kapalné až plynné. | Vodní pára. |
| Kondenzace | Plynný až kapalný. | Déšť. |
| Sublimace | Plný až plynný. | Suchý led. |
| Reverzní sublimace | Plynný až pevný. | Sníh. |
| Ionizace | Plynné pro plazmu. | Neonové nápisy. |
| Deionizace | Plazmatické až plynné. | Kouř, který je výsledkem uhasit plamen. |
Mohlo by vás zajímat:
- Změny stavu hmoty
- Vypařování
- Vařící
Nové stavy hmoty
V současné době vědecké výzkumy zjistily nové stavy agregace hmoty pomocí umělých postupů. Nejznámější jsou založené na teplotě a jsou to Bose-Einsteinův kondenzát, fermionový kondenzát a supersolidní stav.
Stále se však studují další teorie o možných stavech hmoty, jako je Rydbergova molekula, stav Quantum Hall, fotonická hmota a dropleton.
Kondenzát Bose-Einstein (BEC)
Ke stavu známému jako Bose-Einsteinův kondenzát (BEC) dochází, když jsou určité plyny vystaveny teplotám blízkým absolutní nule (-273,15 ° C), dosahující takové hustoty a bodu mrazu, že atomy se nemohou pohybovat.
Jedná se o stav hmoty, který byl uměle dosažen v roce 1995. Od té doby je také známý jako pátý stav hmoty.
Příkladem BEC jsou materiály se supravodivostí, to znamená, že mohou přenášet elektřinu bez vyvíjení jakéhokoli odporu a bez ztráty energie.
The vlastnosti kondenzovaného stavu Bose-Einstein jsou:
- Jeho částice jsou bosony.
- Je pozorovatelný pouze na subatomární úrovni.
- Představuje supravodivost (nulový elektrický odpor).
- Jeho minimální energetický stav je znám jako základní stav.
Ponořte se do: Stav konsensu Bose-Einstein
Hrabě z Fermi
Fermiho kondenzát nebo fermionový kondenzát je takový, kde je hmota nadbytečná, to znamená, že nemá žádný stupeň viskozity. Chování fermionického stavu je podobné spíše vlně než částice. Souvisí to se státem Bose-Einstein.
The vlastnosti fermionického kondenzátoru Oni jsou:
- Jeho částice jsou fermiony (a ne bosony).
- Vyskytuje se při teplotách blízkých absolutní nule.
- Jeho stabilita trvá velmi krátkou dobu.
Super pevné
Supersolid je stav, ve kterém je hmota uspořádána v prostoru s vlastnostmi supratekutiny. Teprve v roce 2017 byly nalezeny jasné důkazy o jeho existenci. Stále je předmětem vyšetřování, stejně jako jiné hypotetické stavy.
Viz také:
- Vlastnosti hmoty
- Intenzivní a rozsáhlé vlastnosti hmoty
