Care sunt stările de materie:
Stările materiei sunt diferitele forme în care materia apare în univers. Ele sunt, de asemenea, cunoscute ca stări de agregare a materiei, deoarece particulele se agregă sau se grupează în moduri diferite în fiecare stare.
Se poate considera că există patru stări fundamentale ale materiei, luând în considerare acele forme de agregare care apar în condiții naturale. Stările fundamentale ale materiei sunt:
- Stare solidă.
- Stare lichida.
- Stare gazoasă.
- Stare plasmatică.
În detaliul imaginii, observăm modul în care particulele sunt grupate împreună.
Cu toate acestea, studiile privind stările de agregare a materiei au fost extinse astăzi. Pe lângă cele care apar în mod natural, astăzi le studiem pe cele care apar în condiții extreme, induse în laborator. Din acest grup, oamenii de știință au verificat existența a trei stări noi: condensatul Bose-Einstein (BEC); condensatul Fermi și supersolidul.
Caracteristicile stărilor de materie depind de forța de atracție dintre particule și mobilitatea lor. Temperatura și / sau presiunea sunt factorii care afectează modul în care aceste particule sunt grupate împreună și modul în care interacționează între ele.
Atunci când există modificări sensibile ale variabilelor de temperatură și / sau presiune, apar modificări de la o stare de materie la alta. Aceste modificări sunt solidificarea, vaporizarea, topirea, sublimarea, sublimarea inversă, ionizarea și deionizarea.
Mai jos prezentăm un tabel comparativ cu principalele diferențe care există între stările fundamentale ale materiei:
| Proprietate |
Condiție | Condiție lichid | Condiție gazos | Condiție plasmatică |
|---|---|---|---|---|
| Tipul materiei | Materie fixă | Fluide cu vâscozitate | Gazele | Gazele fierbinți (cu încărcare electrică) |
| Atracţie între particule | înalt | Intermediar | Mic de statura | Mic de statura |
| Mobilitate de particule | Mic de statura | Intermediar | înalt | înalt |
| Volum | Cu volum | Cu volum | Fără volum | Fără volum |
| Formă | Definit | Nedefinit | Nedefinit | Nedefinit |
| Exemplu | Pietre | Apă | Abur de apă | Televizor cu plasmă |
Stare solidă
Starea solidă este una pe care o percepem ca materie fixă, care rezistă schimbărilor de formă și volum. În materia solidă, particulele au o atracție mai mare unul față de celălalt, ceea ce reduce mișcarea lor și posibilitățile de interacțiune. De exemplu: roci, lemn, ustensile metalice, sticlă, gheață și grafit, printre altele.
caracteristici de stare solidă Sunt:
- Forța de atracție dintre particulele individuale este mai mare decât energia care determină separarea.
- Particulele se blochează în poziție limitându-și energia vibrațională.
- Își menține forma și volumul.
Stare lichida
Starea lichidă corespunde fluidelor al căror volum este constant, dar se adaptează la forma recipientului său. De exemplu: apă, băuturi reci, ulei și salivă.
caracteristicile stării lichide Sunt:
- Particulele se atrag reciproc, dar distanța este mai mare decât în solid.
- Particulele sunt mai dinamice decât solidele, dar mai stabile decât gazele.
- Are un volum constant.
- Forma sa este nedeterminată. Prin urmare, lichidul ia forma recipientului său.
Stare gazoasă
Starea gazoasă corespunde gazelor. Din punct de vedere tehnic, acesta este definit ca gruparea particulelor cu o atracție redusă unul față de celălalt care, atunci când se ciocnesc, se extind în spațiu. De exemplu: vapori de apă, oxigen (O2) și gaze naturale.
caracteristicile stării gazoase Sunt:
- Concentrează mai puține particule decât solidele și lichidele.
- Particulele au puțină atracție una față de cealaltă.
- Particulele sunt în expansiune, deci sunt mai dinamice decât solidele și gazele.
- Nu are o formă sau un volum definit.
Stare plasmatică
Starea plasmatică este o stare similară cu cea gazoasă, dar are particule încărcate electric, adică ionizate. Prin urmare, este vorba de gaze fierbinți.
Materia în stare plasmatică este foarte frecventă în spațiul cosmic și constituie, de fapt, 99% din materia sa observabilă. Cu toate acestea, starea plasmatică este, de asemenea, reprodusă în mod natural în unele fenomene terestre. De asemenea, poate fi produs artificial pentru diferite utilizări.
De exemplu, există plasmă la soare, stele și nebuloase. Este prezent și în aurorele polare, în fulgere și în așa-numitul Foc din San Telmo. În ceea ce privește producția lor artificială, unele exemple sunt televizoarele cu plasmă, tuburile fluorescente și lămpile cu plasmă.
caracteristicile stării plasmei Sunt:
- Îi lipsesc forma și volumul definit.
- Particulele sale sunt ionizate.
- Îi lipsește echilibrul electromagnetic.
- Este un bun conductor electric.
- Formează filamente, straturi și raze atunci când sunt expuse unui câmp magnetic.
Vă poate interesa:
- Stare solidă
- Stare lichida
- Stare gazoasă
- Stare plasmatică
Modificări ale stării problemei
Schimbările stărilor materiei sunt procese care permit structurii spațiale a materiei să se schimbe de la o stare la alta. Acestea depind de variațiile condițiilor de mediu, cum ar fi temperatura și / sau presiunea.
Luând în considerare stările fundamentale ale materiei, schimbările de stare ale materiei sunt: solidificare, vaporizare, fuziune, sublimare, sublimare inversă, ionizare și deionizare.
Topirea sau topirea. Este schimbarea de la starea solidă la starea lichidă. Apare atunci când solidul este expus la temperaturi mai ridicate decât de obicei, până când se topește. Apare deoarece temperaturile ridicate la care este supus solidul face ca particulele să se separe mai mult și să se miște mai ușor.
Solidificare. Solidificarea este schimbarea de la starea lichidă la starea solidă. Când temperatura unui lichid scade, particulele încep să se apropie una de cealaltă și mișcarea dintre ele este redusă. La atingerea punctului de îngheț, se transformă în materie solidă.
Vaporizare. Vaporizarea este schimbarea de la starea lichidă la starea gazoasă. Apare atunci când temperatura crește într-un mod sensibil, ceea ce rupe interacțiunea dintre particule. Acest lucru determină separarea lor și mișcarea crescută, dând naștere unui gaz.
Condensare. Condensarea este schimbarea de la starea gazoasă la starea lichidă. Pe măsură ce temperatura scade și / sau crește presiunea, particulele de gaz își pierd o anumită mobilitate și se apropie una de cealaltă. Această aproximare explică trecerea de la gaz la lichid.
Sublimarea. Sublimarea este schimbarea de la starea solidă la starea gazoasă fără a trece prin starea lichidă. Apare, de exemplu, în sferele naftalene. Aceste sfere care sunt folosite pentru a ține molii departe de dulapuri au proprietatea de a se estompa în timp. Aceasta înseamnă că trec de la solid la starea gazoasă fără a trece prin starea lichidă.
Sublimarea inversă. Se numește sublimare inversă, sublimare regresivă, depunere sau cristalizare pentru a trece de la starea gazoasă la solid într-un mod direct.
Ionizare Ionizarea este schimbarea de la gaz la plasmă, care are loc atunci când particulele de gaz sunt încărcate electric, care este posibilă atunci când un gaz este încălzit.
Deionizare Deionizarea constă în trecerea de la starea plasmei la starea gazoasă. Prin urmare, este procesul opus ionizării.
Apoi, prezentăm un tabel care rezumă schimbările în materie și prezintă un exemplu pentru fiecare.
| Proces | Schimbare de stare | Exemplu |
|---|---|---|
| Fuziune | Solid la lichid. | Dezghețuri. |
|
Solidificare | Lichid până la solid. | Gheaţă. |
| Vaporizare | Lichid până la gazos. | Abur de apă. |
| Condensare | Gazos până la lichid. | Ploaie. |
| Sublimarea | Solid până la gazos. | Gheata uscata. |
| Sublimarea inversă | Gazos până la solid. | Zăpadă. |
| Ionizare | Gazos pentru plasmă. | Semne cu neon. |
| Deionizare | Plasmatic până la gazos. | Fumul care rezultă din stinge o flacără. |
Vă poate interesa:
- Schimbări de stare a materiei
- Evaporare
- Fierbere
Stări noi ale materiei
În prezent, investigațiile științifice au descoperit noi stări de agregare a materiei prin proceduri artificiale. Cele mai cunoscute se bazează pe temperatură și sunt condensatul Bose-Einstein, condensatul fermionic și starea supersolidă.
Cu toate acestea, sunt încă studiate alte teorii despre posibile stări ale materiei, cum ar fi molecula Rydberg, starea Quantum Hall, materia fotonică și picătura.
Condensat Bose-Einstein (BEC)
Starea cunoscută sub numele de condensat Bose-Einstein (BEC) apare atunci când anumite gaze sunt supuse unor temperaturi apropiate de zero absolut (-273,15 ° C), atingând o densitate și un punct de îngheț atât de mari încât atomii nu pot fi mișcați.
Este o stare a materiei care a fost realizată artificial în 1995. De atunci, este cunoscută și ca a cincea stare a materiei.
Un exemplu de BEC sunt materialele cu superconductivitate, adică pot transmite electricitate fără a exercita rezistență și fără a pierde energie.
caracteristicile stării condensate ale lui Bose-Einstein sunt:
- Particulele sale sunt bosoni.
- Este observabil numai la nivel subatomic.
- Prezintă supraconductivitate (rezistență electrică zero).
- Starea sa de energie minimă este cunoscută sub numele de stare de bază.
Profundați în: Starea consensului Bose-Einstein
Contele de Fermi
Fermi condensat sau condensat fermionic este unul în care materia este superfluidă, adică nu are niciun grad de vâscozitate. Comportamentul stării fermionice este mai degrabă similar cu o undă decât cu o particulă. Este legat de statul Bose-Einstein.
caracteristicile condensatorului fermionic Sunt:
- Particulele sale sunt fermioni (și nu bosoni).
- Apare la temperaturi apropiate de zero absolut.
- Stabilitatea sa durează pentru un timp foarte scurt.
Super solid
Supersolidul este o stare în care materia este aranjată în spațiu cu proprietățile unui superfluid. Abia în 2017 s-au găsit dovezi clare ale existenței sale. Este încă în curs de investigare, la fel ca și alte stări ipotetice.
Vezi si:
- Proprietățile materiei
- Proprietăți intensive și extinse ale materiei
