Definícia stavu hmoty

Chémia Slovník Definícia stavu látky

Štyri najbežnejšie stavy hmoty sú pevná látka, kvapalina, plyn a plazma.

normálne, Getty Images

Fyzika aj chémia študujú hmotu, energiu a interakcie medzi nimi. Zo zákonov termodynamiky vedci vedia, že hmota môže meniť stavy a súčet hmoty a energie systému je konštantný. Keď sa k hmote pridá alebo odoberie energia, zmení skupenstvo na a stav hmoty . Stav hmoty je definovaný ako jeden zo spôsobov, ktorým záležitosť môže interagovať sám so sebou za vzniku homogénneho fáza .

Stav hmoty verzus fáza hmoty

Výrazy „stav hmoty“ a „fáza hmoty“ sa používajú zameniteľne. Z veľkej časti je to v poriadku. Technicky môže systém obsahovať niekoľko fáz rovnakého stavu hmoty. Napríklad oceľová tyč (tuhá látka) môže obsahovať ferit, cementit a austenit. Zmes oleja a octu (tekutina) obsahuje dve oddelené kvapalné fázy.

Stavy hmoty

V každodennom živote existujú štyri fázy hmoty: pevné látky , kvapaliny , plynov , a plazma . Bolo však objavených niekoľko ďalších stavov hmoty. Niektoré z týchto ďalších stavov sa vyskytujú na hranici medzi dvoma stavmi hmoty, kde látka v skutočnosti nevykazuje vlastnosti ani jedného stavu. Iné sú najexotickejšie. Toto je zoznam niektorých stavov hmoty a ich vlastností:

Pevné : Pevná látka má definovaný tvar a objem. Častice v pevnej látke sú zabalené veľmi blízko pri sebe a sú pripevnené v usporiadanom usporiadaní. Usporiadanie môže byť dostatočne usporiadané, aby vytvorilo kryštál (napr. NaCl alebo kryštál stolovej soli, kremeň) alebo usporiadanie môže byť neusporiadané alebo amorfné (napr. vosk, bavlna, okenné sklo).

Kvapalina : Kvapalina má definovaný objem, ale nemá definovaný tvar. Častice v kvapaline nie sú zbalené tak blízko pri sebe ako v pevnej látke, čo im umožňuje kĺzať po sebe. Príklady tekutín zahŕňajú vodu, olej a alkohol.

Plyn : Plynu chýba definovaný tvar alebo objem. Častice plynu sú široko oddelené. Príklady plynov zahŕňajú vzduch a hélium v ​​balóne.

Plazma : Podobne ako plyn, plazma nemá definovaný tvar alebo objem. Častice plazmy sú však elektricky nabité a sú oddelené obrovskými rozdielmi. Príklady plazmy zahŕňajú blesky a polárnu žiaru.

sklo : Pohár je amorfná tuhá látka medzi kryštalickou mriežkou a kvapalinou. Niekedy sa považuje za samostatný stav hmoty, pretože má vlastnosti odlišné od pevných látok alebo kvapalín a pretože existuje v metastabilnom stave.

Supratekutý : Supratekutina je druhý kvapalný stav, ktorý sa vyskytuje blízko absolútna nula . Na rozdiel od bežnej kvapaliny má supratekutá nula viskozita .

Boseho-Einsteinov kondenzát : A Boseho-Einsteinov kondenzát možno nazvať piatym skupenstvom hmoty. V Bose-Einsteinovom kondenzáte sa častice hmoty prestávajú správať ako jednotlivé entity a možno ich opísať pomocou jedinej vlnovej funkcie.

Fermionový kondenzát : Podobne ako Bose-Einsteinov kondenzát, častice vo fermiónovom kondenzáte možno opísať jednou rovnomernou vlnovou funkciou. Rozdiel je v tom, že kondenzát tvoria fermióny. Kvôli Pauliho princípu vylúčenia nemôžu fermióny zdieľať rovnaký kvantový stav, ale v tomto prípade sa páry fermiónov správajú ako bozóny.

Dropleton : Toto je „kvantová hmla“ elektrónov a dier, ktoré prúdia podobne ako kvapalina.

Degenerovaná hmota : Degenerovaná hmota je v skutočnosti súborom exotických stavov hmoty, ktoré sa vyskytujú pod extrémne vysokým tlakom (napr. v jadrách hviezd alebo masívnych planét ako Jupiter). Pojem „degenerovaný“ pochádza zo spôsobu, akým môže hmota existovať v dvoch stavoch s rovnakou energiou, vďaka čomu sú vzájomne zameniteľné.

Gravitačná singularita : Jedinečnosť, ako v strede čiernej diery, je nie stav hmoty. Stojí však za zmienku, pretože je to „objekt“ tvorený hmotou a energiou, ktorému chýba hmota.

Fázové zmeny medzi stavmi hmoty

Hmota môže meniť stavy, keď sa energia pridáva alebo odoberá zo systému. Zvyčajne je táto energia výsledkom zmien tlaku alebo teploty. Keď hmota zmení stavy, prechádza a fázový prechod alebo fázová zmena .

Zdroje

• Goodstein, D. L. (1985). Stavy hmoty . Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; a kol. (1997). 'Superkvapaliny a superpevné látky na frustrovaných dvojrozmerných mriežkach'. Fyzický prehľad B . 55 (5): 3104. doi: 10.1103/PhysRevB.55.3104
• Sutton, A. P. (1993). Elektronická štruktúra materiálov . Oxford Science Publications. s. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (22. jún 2005) Fyzici z MIT vytvárajú novú formu hmoty . Správy MIT.
• Wahab, M. A. (2005). Fyzika pevných látok: Štruktúra a vlastnosti materiálov ... Alpha Science. s. 100-1 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3