Čo sú to skupenské stavy:
Štáty hmoty sú rôzne formy, v ktorých sa hmota vo vesmíre vyskytuje. Sú tiež známe ako stavy agregácie hmoty, pretože častice sa v každom stave agregujú alebo zoskupujú rôznymi spôsobmi.
Možno vziať do úvahy, že existujú štyri základné stavy hmoty, berúc do úvahy tie formy agregácie, ktoré sa vyskytujú v prírodných podmienkach. Základné stavy hmoty sú:
- Pevné skupenstvo.
- Kvapalné skupenstvo.
- Plynný stav.
- Stav plazmy.
V detaile obrazu sledujeme, ako sú častice zoskupené.
Štúdie o stavoch agregácie hmoty sa však dnes rozšírili. Okrem tých, ktoré sa vyskytujú prirodzene, dnes študujeme aj tie, ktoré sa vyskytujú v extrémnych podmienkach indukovaných v laboratóriu. Z tejto skupiny vedci overili existenciu troch nových štátov: Bose-Einsteinov kondenzát (BEC); Fermiho kondenzát a supersolid.
Charakteristiky stavov hmoty závisia od sily príťažlivosti medzi časticami a ich pohyblivosti. Teplota a / alebo tlak sú faktory, ktoré ovplyvňujú spôsob zoskupovania týchto častíc a ich vzájomnú interakciu.
Ak dôjde k citeľným zmenám v teplotných a / alebo tlakových premenných, dôjde k zmenám z jedného stavu hmoty do druhého. Tieto zmeny sú tuhnutie, odparovanie, tavenie, sublimácia, reverzná sublimácia, ionizácia a deionizácia.
Ďalej uvádzame porovnávaciu tabuľku s hlavnými rozdielmi, ktoré existujú medzi základnými stavmi hmoty:
| Nehnuteľnosť |
Stav | Stav tekutý | Stav plynný | Stav plazmatický |
|---|---|---|---|---|
| Typ látky | Opravená hmota | Kvapaliny s viskozitou | Plyny | Horúce plyny (s elektrickým nábojom) |
| Príťažlivosť medzi časticami | vysoká | Stredne pokročilý | Krátky | Krátky |
| Mobilita častíc | Krátky | Stredne pokročilý | vysoká | vysoká |
| Objem | S objemom | S objemom | Žiadny objem | Žiadny objem |
| Tvar | Definovaný | Neurčitý | Neurčitý | Neurčitý |
| Príklad | Kamene | Voda | Vodná para | Plazmová televízia |
Pevné skupenstvo
Pevný stav je taký, ktorý vnímame ako fixnú hmotu, ktorá odoláva zmenám tvaru a objemu. V tuhej fáze majú častice k sebe väčšiu príťažlivosť, čo znižuje ich pohyb a možnosti interakcie. Napríklad: skaly, drevo, kovové náradie, sklo, ľad a grafit.
The charakteristiky v pevnom stave Oni sú:
- Sila príťažlivosti medzi jednotlivými časticami je väčšia ako energia, ktorá spôsobuje oddelenie.
- Častice sa zablokujú v polohe obmedzujúcej ich vibračnú energiu.
- Udržuje si tvar a objem.
Kvapalné skupenstvo
Kvapalný stav zodpovedá tekutinám, ktorých objem je konštantný, ale prispôsobuje sa tvaru nádoby. Napríklad: voda, studené nápoje, olej a sliny.
The vlastnosti tekutého skupenstva Oni sú:
- Častice sa navzájom priťahujú, ale vzdialenosť je väčšia ako v pevných látkach.
- Častice sú dynamickejšie ako pevné látky, ale stabilnejšie ako plyny.
- Má stály objem.
- Jeho tvar je neurčitý. Preto má tekutina tvar svojej nádoby.
Plynný stav
Plynný stav zodpovedá plynom. Technicky je definované ako zoskupenie častíc, ktoré sa navzájom málo priťahujú a ktoré sa pri vzájomnom zrážaní rozširujú v priestore. Napríklad: vodná para, kyslík (O2) a zemný plyn.
The charakteristiky plynného skupenstva Oni sú:
- Koncentruje menej častíc ako pevné látky a kvapaliny.
- Častice sú navzájom málo príťažlivé.
- Častice sú v expanzii, takže sú dynamickejšie ako pevné látky a plyny.
- Nemá jednoznačný tvar ani objem.
Stav plazmy
Plazmatický stav je skupenstvo podobné plynnému, ale má elektricky nabité častice, to znamená ionizované. Ide teda o horúce plyny.
Hmota v plazmatickom stave je vo vesmíre veľmi častá a predstavuje v skutočnosti 99% jej pozorovateľnej hmoty. Stav plazmy sa však tiež prirodzene reprodukuje pri niektorých pozemských javoch. Môže sa tiež umelo vyrábať na rôzne účely.
Napríklad je tu plazma na slnku, hviezdach a hmlovinách. Je tiež prítomný v polárnych polárnych žiarach, v bleskoch a v takzvanom požiari San Telmo. Pokiaľ ide o ich umelú výrobu, sú to napríklad plazmové televízory, žiarivky a plazmové žiarovky.
The charakteristiky stavu plazmy Oni sú:
- Chýba definovaný tvar a objem.
- Jeho častice sú ionizované.
- Chýba elektromagnetická rovnováha.
- Je to dobrý elektrický vodič.
- Po vystavení magnetickému poľu vytvára vlákna, vrstvy a lúče.
Môže vás zaujímať:
- Pevné skupenstvo
- Kvapalné skupenstvo
- Plynný stav
- Stav plazmy
Zmeny stavov veci
Zmeny stavov hmoty sú procesy, ktoré umožňujú zmenu priestorovej štruktúry hmoty z jedného stavu do druhého. Závisia od zmien v podmienkach prostredia, ako je teplota a / alebo tlak.
Berúc do úvahy základné stavy hmoty, zmeny stavu hmoty sú: tuhnutie, odparovanie, fúzia, sublimácia, inverzná sublimácia, ionizácia a deionizácia.
Tavenie alebo topenie. Je to zmena z pevného skupenstva do tekutého skupenstva. Nastáva, keď je pevná látka vystavená vyšším teplotám ako obvykle, až kým sa neroztopí. Vyskytuje sa to preto, lebo vysoké teploty, ktorým je tuhá látka vystavená, spôsobujú, že sa častice viac oddeľujú a ľahšie sa pohybujú.
Tuhnutie. Tuhnutie je zmena z kvapalného skupenstva do tuhého skupenstva. Keď teplota kvapaliny poklesne, častice sa začnú navzájom približovať a pohyb medzi nimi sa zníži. Po dosiahnutí bodu mrazu sa zmenia na pevnú hmotu.
Odparovanie. Odparovanie je zmena z kvapalného skupenstva do plynného skupenstva. Nastáva, keď teplota stúpa rozumným spôsobom, čo naruší interakciu medzi časticami. To spôsobuje ich oddelenie a zvýšený pohyb, pri ktorom vzniká plyn.
Kondenzácia. Kondenzácia je zmena z plynného do kvapalného skupenstva. Pri poklese teploty a / alebo zvyšovaní tlaku častice plynu strácajú určitú pohyblivosť a približujú sa k sebe. Táto aproximácia vysvetľuje prechod z plynu na kvapalinu.
Sublimácia. Sublimácia je zmena z tuhého skupenstva do plynného skupenstva bez prechodu cez kvapalné skupenstvo. Vyskytuje sa napríklad v sférach naftalénu. Tieto gule, ktoré sa používajú na zabránenie molí ďalej od skriniek, majú vlastnosť, že časom vyblednú. To znamená, že prechádzajú z pevného do plynného skupenstva bez toho, aby prechádzali kvapalným skupenstvom.
Reverzná sublimácia. Nazýva sa inverzná sublimácia, regresná sublimácia, depozícia alebo kryštalizácia, ktorá umožňuje priamy prechod z plynného skupenstva do tuhého.
Ionizácia Ionizácia je zmena z plynu na plazmu, ku ktorej dochádza pri elektrickom nabití plynných častíc, čo je možné pri zahrievaní plynu.
Deionizácia Deionizácia spočíva v prechode z plazmatického stavu do plynného stavu. Je to teda opačný proces ako ionizácia.
Ďalej uvádzame tabuľku, ktorá sumarizuje zmeny v hmote a pre každú z nich uvádza príklad.
| Proces | Zmena stavu | Príklad |
|---|---|---|
| Fúzia | Tuhá až tekutá. | Roztopí sa. |
|
Tuhnutie | Tekuté až tuhé. | Ľad. |
| Odparovanie | Kvapalné až plynné. | Vodná para. |
| Kondenzácia | Plynné až kvapalné. | Dážď. |
| Sublimácia | Tuhé až plynné. | Suchý ľad. |
| Reverzná sublimácia | Plynné až tuhé. | Sneh. |
| Ionizácia | Plynné pre plazmu. | Neónové nápisy. |
| Deionizácia | Plazmatické až plynné. | Dym, ktorý vzniká z uhasiť plameň. |
Môže vás zaujímať:
- Zmeny skupenstva látok
- Odparovanie
- Vriaci
Nové stavy hmoty
V súčasnosti vedecké výskumy zistili nové stavy agregácie hmoty pomocou umelých postupov. Najznámejšie sú založené na teplote a sú to Bose-Einsteinov kondenzát, fermionický kondenzát a supersolidný stav.
Stále sa však študujú ďalšie teórie o možných stavoch hmoty, ako napríklad Rydbergova molekula, stav Quantum Hall, fotonická hmota a dropleton.
Bose-Einsteinov kondenzát (BEC)
Stav známy ako Bose-Einsteinov kondenzát (BEC) nastáva, keď sú určité plyny vystavené teplotám blízkym absolútnej nule (-273,15 ° C), ktoré dosahujú takú hustotu a bod tuhnutia, že atómy sa nemôžu pohybovať.
Je to stav hmoty, ktorý bol umelo dosiahnutý v roku 1995. Odvtedy je známy aj ako piaty stav hmoty.
Príkladom BEC sú materiály so supravodivosťou, to znamená, že môžu prenášať elektrinu bez vyvíjania odporu a bez straty energie.
The charakteristiky kondenzovaného stavu spoločnosti Bose-Einstein sú:
- Jeho častice sú bozóny.
- Je pozorovateľný iba na subatomárnej úrovni.
- Predstavuje supravodivosť (nulový elektrický odpor).
- Jeho minimálny energetický stav je známy ako základný stav.
Ponorte sa do: Stav konsenzu Bose-Einstein
Gróf z Fermi
Fermiho kondenzát alebo fermionický kondenzát je kondenzát, pri ktorom je hmota nadbytočná, to znamená, že nemá žiadny stupeň viskozity. Chovanie fermionického stavu je podobné skôr vlne ako častice. Súvisí to so štátom Bose-Einstein.
The vlastnosti fermionického kondenzátora Oni sú:
- Jeho častice sú fermióny (a nie bozóny).
- Vyskytuje sa pri teplotách blízkych absolútnej nule.
- Jeho stabilita vydrží veľmi krátko.
Super pevné
Supersolid je stav, v ktorom je hmota usporiadaná v priestore s vlastnosťami supertekutiny. Až v roku 2017 sa našli jasné dôkazy o jeho existencii. Stále je predmetom vyšetrovania, ako aj iných hypotetických stavov.
Pozri tiež:
- Vlastnosti hmoty
- Intenzívne a rozsiahle vlastnosti hmoty
