Fyzika a chémia študujú hmotu, energiu a vzájomné pôsobenie. Podľa termodynamických zákonov vedci vedia, že hmota môže meniť stavy a súčet hmoty a energie systému je konštantný. Ak sa do hmoty pridá alebo odstráni energia, zmení sa stav na a stav hmoty. Stav látky je definovaný ako jeden zo spôsobov záležitosť môžu vzájomne pôsobiť a vytvárať homogénne fáza.
Stav hmoty vs 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 tyč z ocele (pevná látka) môže obsahovať ferit, cementit a austenit. Zmes oleja a octu (kvapalina) obsahuje dve oddelené kvapalné fázy.
Stavy hmoty
V každodennom živote existujú štyri fázy hmoty: pevné látky, kvapaliny, plynya plazma. Objavilo sa však niekoľko ďalších stavov hmoty. Niektoré z týchto ďalších stavov sa vyskytujú na hranici medzi dvoma stavmi hmoty, keď látka skutočne nevykazuje vlastnosti jedného z týchto stavov. Ostatné sú najexotickejšie. Toto je zoznam niektorých stavov hmoty a ich vlastností:
tuhý: Pevná látka má definovaný tvar a objem. Častice v pevnej látke sú balené veľmi blízko pri sebe, usporiadané v usporiadanom usporiadaní. Usporiadanie môže byť dostatočne usporiadané na vytvorenie kryštálu (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 balené tak blízko seba ako v pevnej látke, čo im umožňuje kĺzať proti sebe. Príklady kvapalín zahŕňajú vodu, olej a alkohol.
plynový: Plyn nemá definovaný tvar ani objem. Častice plynu sú široko oddelené. Príklady plynov zahŕňajú vzduch a hélium v balóne.
plazma: Rovnako ako plyn nemá plazma definovaný tvar alebo objem. Častice plazmy sú však elektricky nabité a sú od seba oddelené obrovskými rozdielmi. Príklady plazmy patria blesky a polárna žiara.
sklo: Sklo je amorfná pevná látka medziprodukt 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.
superfluidSuperfluid je druhý tekutý stav, ktorý sa vyskytuje blízko absolútna nula. Na rozdiel od normálnej kvapaliny má superfluid nulovú hodnotu viskozita.
Kondenzát Bose-Einstein: A Kondenzát Bose-Einstein sa môže nazývať piaty stav hmoty. V Bose-Einsteinovom kondenzáte sa častice hmoty prestávajú správať ako jednotlivé entity a možno ich opísať jednou vlnovou funkciou.
Fermionický kondenzát: Podobne ako pri Bose-Einsteinovom kondenzáte môžu byť častice vo fermionickom kondenzáte opísané jednou uniformnou vlnovou funkciou. Rozdiel je v tom, že kondenzát je tvorený fermiónmi. Kvôli Pauliho vylučovaciemu princípu nemôžu fermiony zdieľať rovnaký kvantový stav, ale v tomto prípade sa pár fermionov správa ako bozóny.
Dropleton: Toto je „kvantová hmla“ elektrónov a dier, ktoré tečú podobne ako tekutina.
Degenerate Matter: Degenerovaná hmota je v skutočnosti súbor exotických stavov hmoty, ktoré sa vyskytujú pod extrémne vysokým tlakom (napr. V jadrách hviezd alebo veľkých planétach, ako je Jupiter). Termín „degenerovaný“ je odvodený od toho, ako môže hmota existovať v dvoch štátoch s rovnakou energiou, čo ich robí vzájomne zameniteľnými.
Gravitačná singularita: Jedinečnosť, ako v strede čiernej diery, je nie stav hmoty. Je však potrebné poznamenať, že je to „objekt“ tvorený hmotou a energiou, ktorému chýba hmota.
Fázové zmeny medzi záležitosťami
Keď je energia pridaná alebo odstránená zo systému, môže sa zmeniť stav. Táto energia je zvyčajne výsledkom zmien tlaku alebo teploty. Keď sa zmení stav hmoty, prejde 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). „Superfluidy a superspevné látky na frustrovaných dvojrozmerných mriežkach“. Fyzické preskúmanie B. 55 (5): 3104. doi:10,1103 / PhysRevB.55.3104
- Sutton, A. P. (1993). Elektronická štruktúra materiálov. Oxford Science Publications. pp. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
- Valigra, Lori (22. júna 2005) Fyzici MIT vytvárajú novú formu hmoty. Novinky MIT.
- Wahab, M.A. (2005). Fyzika tuhých látok: Štruktúra a vlastnosti materiálov. Alpha Science. pp. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.