Ali veste, kaj je stvar in kakšna so njena različna stanja?

Verjetno ste že študirali - ali še vedno študirate - ta predmet v svojih razredih fizike in kemije. Kako pa je s krepitvijo vseh konceptov in informacij iz stanja snovi, da nikoli ne pozabite?

Za začetek materija ni nič drugega kot "material" vesolja - atomi, molekule in ioni, ki sestavljajo vse fizične snovi.

Tako je materija vse, kar ima maso in zaseda prostor, medtem ko je njeno fizično stanje povezano s hitrostjo gibanja svojih delcev, pri čemer se spomnimo, da se nekatera od teh stanj lahko spreminjajo s temperaturo ali tlakom.

Energija

Za razumevanje stanja snovi je potrebno vedeti tudi nekaj več o energijah. Energija je sposobnost, da povzroči spremembe in je ni mogoče ustvariti ali uničiti; lahko se le ohrani in pretvori iz ene oblike v drugo. Na primer, "potencialna energija" je tista, ki je shranjena v predmetu zaradi njegovega položaja.

Že "kinetična energija" je tista, ki je v gibanju in povzroča spremembe. Vsak predmet ali delček, ki se giblje, ima kinetično energijo glede na svojo maso in hitrost, zato se lahko pretvori v druge oblike energije, na primer električno ali toplotno.

Pet faz

Obstaja pet znanih faz stanja snovi, od katerih so tri najbolj raziskane: trdna, tekoča in plinasta. Toda še vedno obstajata plazma in kondenzat Bose-Einstein, ki sta fazi, ki se preučujeta na naprednejših nivojih fizike.

Trdna

V trdnem stanju so delci trdno koncentrirani, tako da se med nizkim mešanjem ne morejo veliko premikati. Se pravi, tudi vaša kinetična energija je nizka. Elektroni vsakega atoma so v gibanju, kar ustvarja majhno vibracijo, a atome ohranja v položaju.

Tako imajo trdne snovi določeno obliko. Ne ustrezajo obliki posode, v katero so postavljeni. Na primer, če je zlata palica postavljena na krožnik, se ne širi v svojo obliko.

Trdne snovi imajo tudi določen volumen. Delci trdne snovi so že tako zgoščeni, da povečan pritisk skupaj ne more stisniti trdne snovi na manjši volumen.

Neto

V tekoči fazi imajo delci snovi več kinetične energije kot tisti v obliki trdne snovi. Tekoči delci se bolj razpršijo, vendar so še vedno zelo blizu drug drugemu. Tako kot trdne snovi imajo tudi tekočine določen volumen in jih ni mogoče stisniti, vendar se njihova oblika lahko razlikuje.

Delci tekoče snovi imajo ravno dovolj prostora, da teče okoli njih, tako da je njihova oblika spremenljiva. Tekočina spremeni obliko glede na posodo. Sila je enakomerno razporejena po celotni tekočini, tako da ko se predmet postavi v tekočino, se delci z njo izpodrinejo.

Plinasti

Delci plina imajo med seboj veliko prostora in imajo visoko kinetično energijo. Če niso zaprti, se delci plina širijo v nedogled. Že zaprt se bo plin razširil, da napolni posodo.

Ko se plin zmanjša pod pritiskom z zmanjšanjem prostornine posode, se prostor med delci zmanjša in pritisk, ki ga povzročijo njihovi trki, se poveča. Če je prostornina posode konstantna, temperatura plina pa narašča, se bo povečal tudi tlak.

Delci plina imajo dovolj kinetične energije za premagovanje medmolekulskih sil, ki trdno snov in tekočino držijo skupaj. Zato plin nima določene prostornine ali oblike.

Plazma

Plazma ni običajno stanje materije tukaj na Zemlji, je pa morda najpogostejše stanje materije v vesolju. Plazmo sestavljajo zelo nabiti delci z veliko kinetične energije.

Plemeniti plini (helij, neon, argon, kripton, ksenon in radon) se pogosto uporabljajo za dajanje svetlih signalov, z električno energijo pa jih ionizirajo v stanje plazme. Zvezde so v bistvu pregrete plazemske kroglice.

Kondenzat Bose-Einstein

Leta 1995 so tehnološki znanstveniki ustvarili novo stanje snovi, kondenzat Bose-Einstein. Eric Cornell in Carl Weiman sta s kombinacijo laserjev in magnetov ohladila vzorec rubidija nekaj stopinj od absolutne ničle. Pri tej izredno nizki temperaturi se molekularno gibanje zelo približa in popolnoma preneha.

S tem, saj skoraj ni kinetične energije, ki bi se prenašala iz enega atoma na drugega, in se začnejo kopičiti. Tako ni več tisoč ločenih atomov, le en "superatom". Kondenzat se uporablja za proučevanje kvantne mehanike na makroskopski ravni.

Znanstveniki so opazili tudi, da se svetloba zmanjšuje, ko prehaja skozi kondenzirano stanje Bose-Einsteina, kar omogoča preučevanje paradoksa delcev / valov. Material v takšnem stanju ima tudi številne lastnosti odvečne tekočine brez trenja in se uporablja tudi za simuliranje pogojev, ki jih je mogoče uporabiti za črne luknje.