Czym są stany skupienia materii:
Stany skupienia materii są formami agregacji, w których materia prezentuje się w określonych warunkach środowiskowych, które wpływają na przyciąganie tworzących ją molekuł.
Badania nad stanami skupienia materii zostały rozszerzone od tych, które występują w naturalnych warunkach na powierzchni ziemi, jak stan stały, ciekły i gazowy, aż do stanów, które występują w ekstremalnych warunkach wszechświata, jak stan plazmowy i stan skondensowany, między innymi, które są nadal badane.
W ten sposób można uznać, że istnieje pięć stanów skupienia materii: stały, ciekły, gazowy, plazma i kondensat Bosego-Einsteina, przy czym stały, ciekły i gazowy są trzema głównymi, ponieważ są to formy skupienia, które występują konkretnie i naturalnie w istniejących warunkach na planecie Ziemia.
Mimo to stan plazmy jest również uważany za główny, ponieważ można go odtworzyć, jak np. w plazmie telewizorów.
Cechy charakterystyczne stanów skupienia materii
Każdy stan skupienia materii ma inne właściwości ze względu na siłę przyciągania pomiędzy poszczególnymi molekułami każdej substancji.
Właściwości każdego stanu zmieniają się, gdy energia, zwykle wyrażona jako temperatura, jest zwiększana lub zmniejszana. To wskazuje, że cechy stanów skupienia materii odzwierciedlają, jak cząsteczki i atomy są pogrupowane razem, aby stworzyć substancję.
Według tej miary ciało stałe ma np. najmniejszy ruch cząsteczek i największe przyciąganie między cząsteczkami. Jeśli zwiększymy temperaturę, ruch molekularny wzrasta, a przyciąganie między molekułami maleje, przekształcając się w ciecz.
Jeśli zwiększymy temperaturę, ruch molekularny będzie większy, a molekuły będą się mniej przyciągać, przechodząc do stanu gazowego i wreszcie w stanie plazmy poziom energii jest bardzo wysoki, ruch molekularny jest szybki, a przyciąganie między molekułami minimalne.
Tabela porównawcza stanów skupienia materii
Stan materiiWłaściwościWłaściwościCharakterystykaStan stałyMateria stała.
1) Siła przyciągania pomiędzy poszczególnymi molekułami jest większa niż energia, która powoduje rozdzielenie.
2) Utrzymuje swój kształt i objętość.
3) Cząsteczki są zablokowane w pozycji poprzez ograniczenie ich energii wibracyjnej.
Stan ciekłyPłyny, których ujemnie naładowane strony przyciągają ładunki dodatnie.
1) Atomy zderzają się, ale pozostają blisko siebie.
2) Przyjmuje kształt tego, co go zawiera.
Stan gazowyGazy atomów z niewielką ilością interakcji.
Może być skompresowany do nieokreślonych form.
Stan plazmyGorące i zjonizowane gazy, dlatego wysokoenergetyczne.
1) Molekuły rozdzielają się dobrowolnie.
2) Istnieją tylko pojedyncze atomy.
Stan skondensowany Bosego-EinsteinaGazowe superpłynne ciecze schłodzone do temperatury bliskiej zera absolutnego (-273,15°C).
1) Obserwowalny tylko na poziomie subatomowym
2) Ma nadpłynność: zero tarcia.
3) Posiada nadprzewodnictwo: zero oporu elektrycznego.
Patrz również Właściwości materii.
Zmiany stanów skupienia materii
Zmiany stanów materii zachodzą poprzez procesy, które umożliwiają zmianę struktury molekularnej materii z jednego stanu w drugi.
Czynniki temperatury i ciśnienia są identyfikowane jako bezpośrednio wpływające na zmiany stanu, ponieważ przy wzroście lub spadku temperatury generują procesy zmian.
Biorąc pod uwagę główne stany skupienia materii (stały, ciekły, gazowy i plazmowy) możemy wyróżnić następujące procesy zmiany stanu skupienia.
ProcessState changeExampleFusionSolid to liquid.thawing.
Solidyfikacja
Ciecz w ciało stałe.Lód.ParowanieCiecz w stan gazowy.Parowanie i wrzenie.KondensacjaCiecz w stan gazowy.Deszcz.SublimacjaCiało stałe w stan gazowy.Suchy lód.JonizacjaCiecz w stan plazmy.Powierzchnia Słońca.
Należy podkreślić, że zmiany stanu wymienione w powyższej tabeli zależą od spadku lub wzrostu temperatury i ciśnienia.
W tym sensie, im wyższa temperatura, tym większa płynność (ruch cząsteczek), a im wyższe ciśnienie, tym niższe temperatury topnienia i wrzenia materii.
