Klausimas: Apibrėžimas Ir Penkios Materijos Būsenos

{h1}

Medžiaga yra visatos „daiktai“. Yra žinomos penkios medžiagos fazės arba būsenos: kietos medžiagos, skysčiai, dujos, plazma ir bose-einšteino kondensatai.

Fizikos mokslas, apimantis chemiją ir fiziką, paprastai galvojamas kaip medžiagos ir energijos pobūdžio ir savybių tyrimas negyvose sistemose. Medžiaga yra visatos „daiktas“ - atomai, molekulės ir jonai, kurie sudaro visas fizines medžiagas. Medžiaga yra viskas, kas turi masę ir užima vietą.

Energija yra gebėjimas sukelti pokyčius. Energija negali būti sukurta ar sunaikinta; ją galima tik išsaugoti ir paversti iš vienos formos į kitą. „Potenciali energija“ yra energija, kaupiama objekte dėl jo padėties - pavyzdžiui, vandens kibiras, subalansuotas virš durų, turi potencialus kristi. „Kinetinė energija“ yra energija, kuri juda ir sukelia pokyčius. Bet kuris judantis objektas ar dalelė turi kinetinę energiją, pagrįstą jo mase ir greičiu. Kinetinę energiją galima paversti kitomis energijos rūšimis, tokiomis kaip elektros energija ir šiluminė energija.

Penkios fazės

Yra žinomos penkios medžiagos fazės arba būsenos: kietos medžiagos, skysčiai, dujos, plazma ir Bose-Einšteino kondensatai. Pagrindinis kiekvienos būsenos struktūrų skirtumas yra dalelių tankis.

Kietosios medžiagos

Kietosios dalelės yra sandariai supakuotos kartu, kad negalėtų labai judėti. Kietųjų dalelių kinetinė energija yra labai maža. Kiekvieno atomo elektronai juda, taigi atomai turi nedidelę vibraciją, tačiau yra fiksuoti savo padėtyje. Kietosios dalelės turi apibrėžtą formą. Jie neatitinka talpyklos, kurioje jie dedami, formos. Jie taip pat turi neabejotiną tūrį. Kietosios dalelės jau yra taip sandariai supakuotos, kad padidėjęs slėgis kietosios medžiagos nesuspaustų į mažesnį tūrį. [Susijęs: Medžiagos savybės: Kietosios medžiagos]

Skysčiai

Skystoje fazėje medžiagos dalelės turi daugiau kinetinės energijos nei kietosios dalelės. Skystos dalelės nėra laikomos įprastu būdu, tačiau vis tiek yra labai arti viena kitos, todėl skysčiai turi neabejotiną tūrį. Skysčiai, kaip ir kietos medžiagos, negali būti suspausti. Skysčio dalelės turi pakankamai vietos, kad galėtų tekėti viena aplink kitą, todėl skysčiai turi neterminuotą formą. Skystis pakeis formą, kad atitiktų jo indą. Jėga pasiskirsto tolygiai visame skystyje, taigi, įdėjus daiktą į skystį, skysčio dalelės jį išstumia. [Susijęs: Medžiagos savybės: Skysčiai]

Aukštyn kylančios stiprintuvo jėgos dydis yra lygus skysčio, kurį objektas išstumia, svoriui. Kai plūduriuojanti jėga bus lygi sunkio jėgai, traukiančiai žemyn objekto masės, objektas plūduriuos. Šį plūdrumo principą atrado graikų matematikas Archimedas, kuris, pasak legendos, išsiveržė iš jo vonios ir nuogas bėgo per gatves šaukdamas „Eureka!“

Skysčio dalelės yra linkusios sulaikyti silpną tarpmolekulinę trauką, o ne laisvai judėti, nes tai sukels dujų dalelės. Ši rišli jėga sutraukia daleles ir sudaro lašus ar srautus.

2016 m. Balandžio mėn. Mokslininkai pranešė sukūrę keistą reikalo būseną, tokią, kuri, kaip buvo prognozuojama, egzistuoja, bet niekada nebuvo pastebėta realiame gyvenime. Nors tokio tipo medžiagą būtų galima laikyti rankoje kaip tvirtą, priartinus medžiagą paaiškėtų netvarkinga jos elektronų sąveika, būdingesnė skysčiui. Naujoje medžiagoje, vadinamoje „Kitaev“ kvantiniu sukimosi skysčiu, elektronai įeina į tam tikrą kvantinį šokį, kuriame jie sąveikauja arba „kalbasi“ vienas su kitu. Paprastai, kai materija atvėsta, jos elektronų sukinys linkęs į liniją. Tačiau šiame kvantiniame sukinyje esančiame skystyje elektronai sąveikauja taip, kad daro įtaką kitų sukiniui ir niekada nesiskirsto, kad ir kokia kieta būtų medžiaga. Medžiaga elgsis taip, tarsi jos elektronai, laikomi nedalomais, būtų išsiskyrę, tyrėjai pranešė 2016 m. Balandžio 4 d. Žurnale „Nature Materials“.

Dujos

Dujų dalelės turi didelę erdvę tarp jų ir turi didelę kinetinę energiją. Jei nerafinuotas, dujų dalelės pasiskirstys neribotą laiką; jei uždaromos, dujos išsiplės ir užpildys savo indą. Kai dujoms daromas slėgis sumažinant rezervuaro tūrį, sumažėja tarpas tarp dalelių ir padidėja jų susidūrimų sukeliamas slėgis. Jei rezervuaro tūris palaikomas pastovus, bet padidėja dujų temperatūra, slėgis taip pat padidės. Dujų dalelės turi pakankamai kinetinės energijos, kad įveiktų tarpmolekulines jėgas, sulaikančias kietąsias medžiagas ir skysčius, taigi dujos neturi apibrėžto tūrio ir neturi apibrėžtos formos. [Susijęs: Medžiagos savybės: Dujos]

Plazma

Plazma nėra įprasta materijos būsena čia, Žemėje, bet gali būti labiausiai paplitusi materijos būsena Visatoje. Plazma susideda iš labai įkrautų dalelių, turinčių ypač didelę kinetinę energiją. Tauriosios dujos (helis, neonas, argonas, kriptonas, ksenonas ir radonas) dažnai naudojamos švytintiems ženklams gaminti, naudojant elektrą, kad jos jonizuotųsi į plazmos būseną. Žvaigždės iš esmės yra perkaitinti plazmos rutuliai. [Susijęs: Medžiagos savybės: Plazma]

Bose-Einšteinas kondensuojasi

1995 m. Technologijos leido mokslininkams sukurti naują materijos būseną - Bose-Einšteino kondensatą (BEC). Naudodami lazerių ir magnetų derinį, Ericas Cornelis ir Carlas Weimanas rubidžio mėginį atvėsino iki kelių absoliutaus nulio laipsnių. Esant tokiai ypač žemai temperatūrai, molekulinis judesys visiškai sustos. Kadangi iš vieno atomo į kitą kinetinė energija beveik neperduodama, atomai pradeda kauptis. Nebėra tūkstančių atskirų atomų, yra tik vienas „super atomas“. BEC naudojamas tiriant kvantinę mechaniką makroskopiniu lygmeniu. Atrodo, kad šviesa lėtėja, kai praeina pro BEC, todėl galima ištirti dalelių / bangų paradoksą. BEC taip pat turi daug super skysčio savybių - teka be trinties. BEC taip pat naudojami modeliuoti sąlygas, kurios gali būti juodosiose skylėse. [Susijęs: Medžiagos savybės: Bose-Einšteino kondensatas]

Išgyvena fazę

Energijos pridėjimas prie materijos sukelia fizinius pokyčius - materija juda iš vienos būsenos į kitą. Pavyzdžiui, pridedant šiluminės energijos - šilumos - prie skysto vandens, jis tampa garu arba garais - dujomis. Energijos sunaikinimas taip pat sukelia fizinius pokyčius, pavyzdžiui, kai skystas vanduo tampa ledu - kietu - kai pašalinama šiluma. Fizinius pokyčius taip pat gali sukelti judesys ir slėgis.

Lydymasis ir užšalimas

Kai šiluma patenka į kietą medžiagą, jos dalelės pradeda greičiau vibruoti ir linkusios judėti toliau. Kai medžiaga, esant standartiniam slėgiui, pasiekia tam tikrą tašką - vadinamą lydymosi tašką - kieta medžiaga pradės virsti skysčiu. Grynos medžiagos lydymosi temperatūra dažnai gali būti nustatyta 0,1 laipsnio C tikslumu, kai kietosios ir skystosios fazės yra pusiausvyroje. Jei mėginį ir toliau kaitinsite, temperatūra nepakils aukščiau lydymosi taško, kol visas mėginys nebus suskystintas. Šilumos energija naudojama kietai medžiagai paversti skystu pavidalu. Kai visas mėginys taps skysčiu, temperatūra vėl pradės kilti. Junginiai, kurie kitaip yra labai panašūs, gali turėti skirtingas lydymosi temperatūras, todėl lydymosi temperatūra gali būti naudingas būdas atskirti juos. Pavyzdžiui, sacharozės lydymosi temperatūra yra 367 F (186,1 C), o gliukozės lydymosi temperatūra yra 294,8 F (146 C). Kietą mišinį, pavyzdžiui, metalo lydinį, dažnai galima atskirti į sudedamąsias dalis kaitinant mišinį ir išgaunant skysčius, kai jie pasiekia skirtingas lydymosi vietas.

Užšalimo temperatūra yra temperatūra, kurioje skysta medžiaga atšaldoma pakankamai, kad susidarytų kieta medžiaga. Kai skystis aušinamas, sulėtėja dalelių judėjimas. Daugelio medžiagų dalelės susilygina tiksliai, geometriškai, sudarydamos kristalines kietąsias medžiagas. Dauguma skysčių susitraukia, nes jie užšąla. Viena iš svarbių vandens savybių yra tai, kad jis plečiasi, kai užšąla, todėl ledas plūduriuoja. Jei neliktų ledo, po užšalusiu vandens telkiniu nebūtų skysto vandens, o daugelio formų vandens gyvūnai būtų neįmanomi.

Užšalimo temperatūra dažnai būna beveik tokia pati kaip lydymosi temperatūra, tačiau nelaikoma, kad tai būdinga medžiagai, nes ją gali pakeisti keli veiksniai. Pavyzdžiui, pridedant ištirpintų medžiagų arba tirpių medžiagų į skystį sumažės užšalimo temperatūra. To pavyzdys yra druskos suspensijos naudojimas siekiant sumažinti temperatūrą, kuria vanduo užšąla mūsų keliuose. Kitus skysčius galima atvėsinti iki žemesnės nei lydymosi temperatūros, prieš pradedant kietėti. Sakoma, kad tokie skysčiai yra „labai atšaldomi“ ir norint pradėti kristalizacijos procesą, dažnai reikia dulkių dalelių arba „sėklų kristalo“.

Sublimacija

Kai kieta medžiaga paverčiama tiesiogiai dujomis, neperžengiant skystos fazės, procesas žinomas kaip sublimacija. Sublimacija įvyksta, kai dalelių kinetinė energija yra didesnė už atmosferos slėgį, supantį mėginį. Tai gali įvykti, kai mėginio temperatūra greitai padidėja virš virimo temperatūros (garinimas pliūpsniu). Dažniausiai cheminė medžiaga gali būti „išdžiovinta“ šaldant ją atšaldant vakuumo sąlygomis, kad medžiagos vanduo sublimuotųsi ir būtų pašalintas iš mėginio. Kai kurios lakiosios medžiagos bus sublimuotos esant normaliai temperatūrai ir slėgiui. Labiausiai žinomas iš šių medžiagų yra CO2 arba „sausas ledas“.

Garinimas

Garinimas yra skysčio pavertimas dujomis. Garavimas gali vykti garinant arba verdant.

Kadangi skysčio dalelės nuolat juda, jos dažnai susiduria viena su kita ir perduoda energiją. Šis energijos perdavimas nedaro bendro paviršiaus poveikio, tačiau kai pakankamai energijos perkeliama į dalelę šalia paviršiaus; ji gali įgyti pakankamai energijos, kad ją būtų galima visiškai išmesti iš mėginio kaip laisvą dujų dalelę. Šis procesas vadinamas garinimu ir tęsiasi tol, kol lieka skysčio. Įdomu pastebėti, kad išgaravęs skystis atvėsta. Į paviršiaus molekules perduota energija, sukelianti jų pabėgimą, išnešama iš likusio skysto mėginio.

Kai skysčiui pridedama pakankamai šilumos, kad po skysčio paviršiumi susidarytų garų burbuliukai, sakome, kad skystis verda. Skysčio virimo temperatūra yra kintama. Virimo temperatūra priklauso nuo slėgio, kurį patiria medžiaga. Aukštesnio slėgio skysčiui reikės daugiau šilumos, prieš tai jame gali susidaryti garų burbuliukai. Dideliame aukštyje yra mažesnis atmosferos slėgis, dėl kurio slėgis skystis, todėl jis užvirs žemesnėje temperatūroje. Tuo pačiu skysčio kiekiu jūros lygyje yra didesnis atmosferos slėgis ir jis užvirs aukštesnėje temperatūroje.

Kondensacija ir nusėdimas

Kondensacija yra tada, kai dujos virsta skysčiu. Kondensacija įvyksta, kai dujos atvėsinamos arba suspaudžiamos iki vietos, kur dalelių kinetinė energija nebegali įveikti tarpmolekulinių jėgų. Pradinis dalelių rinkinys inicijuoja procesą, kuris linkęs dar labiau atšaldyti dujas, kad kondensatas tęstųsi. Kai dujos virsta tiesiai į kietą medžiagą, nesikreipdamos į skystąją fazę, jos vadinamos nusėdimu arba desublimacija. To pavyzdys yra tada, kai atšalimo temperatūra paverčia atmosferoje esančius vandens garus šalčiu ar ledu. Šaltis linkęs išstumti kietus žolių ir šakelių ašmenis, nes oras, liečiantis šias kietąsias medžiagas, atvėsta greičiau nei oras, nelietantis kieto paviršiaus.

Susijęs

  • Medžiagos savybės: Kietos medžiagos
  • Medžiagos savybės: skysčiai
  • Medžiagos savybės: Dujos
  • Medžiagos savybės: plazma
  • Medžiagos savybės: Bose-Einšteino kondensatas

Papildomas skaitymas

  • Purdue cheminio ugdymo skyrius: Lydymosi temperatūra, Užšalimo temperatūra
  • Pietvakarių tyrimų institutas: Plazma: ketvirtoji materijos būsena
  • Fizikos pasaulis: Boso-Einšteino kondensatas
  • „Chem4Kids.com“: klausimas


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kaip Veikia Gėlinimas?
Kaip Veikia Gėlinimas?

Kas Yra Žaliasis Maratonas?
Kas Yra Žaliasis Maratonas?

Mokslas Naujienos


Geriausios Fitneso Stebėjimo Grupės
Geriausios Fitneso Stebėjimo Grupės

Naujas Popierius, Tvirtas Kaip Plienas
Naujas Popierius, Tvirtas Kaip Plienas

Kaip Neilas Armstrongas Tapo Pirmuoju Žmogumi Mėnulyje?
Kaip Neilas Armstrongas Tapo Pirmuoju Žmogumi Mėnulyje?

'Pratimų Hormonas' Irisin Tikrai Egzistuoja
'Pratimų Hormonas' Irisin Tikrai Egzistuoja

1-Asis Pasaulyje Lazerinis Ginklas Yra Pasirengęs Sprogdinti Nesąžiningus Dronus
1-Asis Pasaulyje Lazerinis Ginklas Yra Pasirengęs Sprogdinti Nesąžiningus Dronus


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com