Kas ir matērijas stāvokļi?

Cietās vielas, šķidrumi, gāzes un plazma

Ledus ir ūdens cieta viela. Yuji Kotani / Getty Images

Matērija notiek četros stāvokļos: cietas vielas, šķidrumi, gāzes un plazmu. Bieži matērijas stāvoklis var mainīt, pievienojot vai atņemot no tās siltumenerģiju. Piemēram, siltuma pievienošana var izkausēt ledu šķidrā ūdenī un pārvērst ūdeni tvaikā.

Galvenās atziņas: matērijas stāvokļi

• Matērijai ir masa un tā aizņem vietu.
• Četri galvenie matērijas stāvokļi ir cietas vielas, šķidrumi, gāzes un plazma.
• Izņēmuma apstākļos pastāv arī citi matērijas stāvokļi.
• Cietai vielai ir noteikta forma un apjoms. Šķidrumam ir noteikts tilpums, bet tas iegūst tvertnes formu. Gāzei nav noteiktas formas vai tilpuma. Plazma ir līdzīga gāzei, jo tās daļiņas atrodas ļoti tālu viena no otras, bet gāze ir elektriski neitrāla un plazmai ir lādiņš.

Kas ir matērijas stāvoklis?

Vārds “matērija” attiecas uz visu Visumā, kam ir masa un kas aizņem vietu. Visa matērija sastāv no elementu atomiem. Dažreiz atomi ir cieši saistīti, bet citreiz tie ir plaši izkliedēti.

Matērijas stāvokļus parasti apraksta, pamatojoties uz īpašībām, kuras var redzēt vai sajust. Vielu, kas jūtas cieta un saglabā fiksētu formu, sauc par cietu vielu; Vielu, kas jūtas mitra un saglabā savu tilpumu, bet ne formu, sauc par šķidrumu. Matērija kas var mainīt gan formu, gan tilpumu, sauc par gāzi.

Dažos ievadtekstos ķīmijā kā trīs matērijas stāvokļi ir nosauktas cietvielas, šķidrumi un gāzes, bet augstāka līmeņa teksti atzīst plazmu kā ceturto matērijas stāvokli. Tāpat kā gāze, plazma var mainīt savu tilpumu un formu, taču atšķirībā no gāzes tā var mainīt arī elektrisko lādiņu.

Viens un tas pats elements, savienojums vai šķīdums var darboties ļoti atšķirīgi atkarībā no tā vielas stāvokļa. Piemēram, ciets ūdens (ledus) ir ciets un auksts, kamēr šķidrais ūdens ir slapjš un kustīgs. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka ūdens ir ļoti neparasts matērijas veids: tā vietā, lai saruktu, veidojot kristālisku struktūru, tas faktiski izplešas.

Cietās vielas

A ciets ir noteikta forma un tilpums, jo molekulas, kas veido cieto vielu, ir cieši sapakotas un kustas lēni. Cietās vielas bieži ir kristāliskas; kristālisku cietvielu piemēri ir galda sāls, cukurs, dimanti un daudzi citi minerāli. Cietās vielas dažreiz veidojas, kad šķidrumi vai gāzes tiek atdzesēti; ledus ir atdzesēta šķidruma piemērs, kas kļuvis ciets. Citi cietvielu piemēri ir koks, metāls un akmens istabas temperatūrā.

Šķidrumi

A šķidrums ir noteikts apjoms bet iegūst konteinera formu. Šķidrumu piemēri ir ūdens un eļļa. Gāzes var sašķidrināties, kad tās atdziest, tāpat kā ūdens tvaiki. Tas notiek, kad gāzes molekulas palēninās un zaudē enerģiju. Cietās vielas var sašķidrināties, kad tās sasilst; izkausēta lava ir cieta iežu piemērs, kas intensīva karstuma rezultātā ir sašķidrinājusies.

gāzes

A gāze nav ne noteikta apjoma, ne noteiktas formas. Dažas gāzes var redzēt un sajust, bet citas ir cilvēkiem nemateriālas. Gāzu piemēri ir gaiss, skābeklis un hēlijs. Zemes atmosfēru veido gāzes, tostarp slāpeklis, skābeklis un oglekļa dioksīds.

Plazma

Plazma nav ne noteikta apjoma, ne noteiktas formas. Plazma bieži ir redzama jonizētās gāzēs, taču tā atšķiras no gāzes, jo tai piemīt unikālas īpašības. Brīvie elektriskie lādiņi (nav saistīti ar atomiem vai joniem) padara plazmu elektriski vadošu. Plazmu var veidot, karsējot un jonizējot gāzi. Plazmas piemēri ietver zvaigznes, zibens, dienasgaismas gaismas un neona izkārtnes.

Citi matērijas stāvokļi

Zinātnieki visu laiku atklāj jaunus matērijas stāvokļus! Papildus četriem galvenajiem matērijas stāvokļiem citos stāvokļos ietilpst superšķidrums, Bozes-Einšteina kondensāts, fermioniskais kondensāts, Ridberga molekulas, kvantu Hola stāvoklis, fotoniskā viela un pilieni.

Avoti

• Gudšteins, D.L. (1985). Agregātstāvokļi . Doveras Fīniksa. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Mērtijs, G.; un citi. (1997). 'Superšķidrumi un supercietās vielas uz neapmierinātiem divdimensiju režģiem'. Fiziskā apskate B . 55 (5): 3104. doi: 10.1103/PhysRevB.55.3104
• Satons, A.P. (1993). Materiālu elektroniskā struktūra . Oksfordas zinātnes publikācijas. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Wahab, M.A. (2005). Cietvielu fizika: materiālu struktūra un īpašības ... Alfa zinātne. ISBN 978-1-84265-218-3