Определение состояния материи

Физика и химия изучают материю, энергию и взаимодействие между ними. Из законов термодинамики ученые знают, что материя может изменять состояния, а сумма вещества и энергии системы постоянна. Когда энергия добавляется или удаляется в материю, она меняет состояние, чтобы сформировать состояние материи. Состояние материи определяется как один из способов, которым иметь значение может взаимодействовать с самим собой, чтобы сформировать однородный фаза.

Фразы «состояние материи» и «фаза материи» используются взаимозаменяемо. По большей части это нормально. Технически система может содержать несколько фаз того же состояния материи. Например, стальной стержень (твердый) может содержать феррит, цементит и аустенит. Смесь масла и уксуса (жидкость) содержит две отдельные жидкие фазы.

В повседневной жизни существуют четыре фазы материи: твердые вещества, жидкости, газов, и плазма. Однако было обнаружено несколько других состояний материи. Некоторые из этих других состояний возникают на границе между двумя состояниями материи, где вещество на самом деле не проявляет свойств ни одного из этих состояний. Другие самые экзотические. Это список некоторых состояний материи и их свойств:

твердый: Твердое тело имеет определенную форму и объем. Частицы внутри твердого тела упакованы очень близко друг к другу и зафиксированы в упорядоченном порядке. Компоновка может быть достаточно упорядочена для образования кристалла (например, кристалла NaCl или поваренной соли, кварца), или компоновка может быть разупорядоченной или аморфной (например, воск, хлопок, оконное стекло).

жидкостьЖидкость имеет определенный объем, но ей не хватает определенной формы. Частицы в жидкости не упаковываются так близко, как в твердом теле, что позволяет им скользить друг против друга. Примеры жидкостей включают воду, масло и спирт.

газ: Газу не хватает определенной формы или объема. Частицы газа широко разделены. Примеры газов включают воздух и гелий в баллоне.

плазмаПодобно газу, плазме не хватает определенной формы или объема. Однако частицы плазмы электрически заряжены и разделены огромными различиями. Примеры плазмы включают молнию и сияние.

Стекло: Стекло - это аморфное твердое вещество промежуточное звено между кристаллической решеткой и жидкостью. Иногда его считают отдельным состоянием вещества, потому что оно обладает свойствами, отличными от твердых или жидких, и потому что оно существует в метастабильном состоянии.

Сверхтекучий: Сверхтекучая жидкость - это второе жидкое состояние, возникающее вблизи полный ноль. В отличие от обычной жидкости, сверхтекучий имеет ноль вязкость.

Конденсат Бозе-Эйнштейна: A Бозе-эйнштейновский конденсат можно назвать пятым состоянием материи. В бозе-эйнштейновском конденсате частицы вещества перестают вести себя как отдельные объекты и могут быть описаны с помощью одной волновой функции.

Фермионный конденсатПодобно бозе-эйнштейновскому конденсату, частицы в фермионном конденсате могут быть описаны одной равномерной волновой функцией. Разница в том, что конденсат образуется фермионами. Из-за принципа исключения Паули фермионы не могут иметь одно и то же квантовое состояние, но в этом случае пары фермионов ведут себя как бозоны.

дроплетонЭто «квантовый туман» электронов и дырок, которые очень похожи на жидкость.

Вырожденная материяВырожденная материя на самом деле представляет собой совокупность экзотических состояний материи, возникающих при чрезвычайно высоком давлении (например, в ядрах звезд или массивных планет, таких как Юпитер). Термин «вырожденный» происходит от того, как материя может существовать в двух состояниях с одинаковой энергией, что делает их взаимозаменяемыми.

Гравитационная сингулярность: Особенность, как в центре черной дыры, не состояние материи. Однако стоит отметить, что это «объект», образованный массой и энергией, в котором нет материи.

Материя может изменять состояния, когда энергия добавляется или удаляется из системы. Обычно эта энергия возникает в результате изменений давления или температуры. Когда материя меняет состояние, она подвергается фазовый переход или изменение фазы.

• Гудштейн, Д. L. (1985). Состояния вещества. Довер Феникс. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; и другие. (1997). "Сверхтекучие жидкости и суперсолидеры на расщепленных двумерных решетках". Физический обзор B. 55 (5): 3104. DOI:10,1103 / PhysRevB.55.3104
• Саттон А. П. (1993). Электронная структура материалов. Oxford Science Publications. стр. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Валигра, Лори (22 июня 2005 г.) Физики Массачусетского технологического института создают новую форму материи. MIT News.
• Вахаб, М.А. (2005). Физика твердого тела: структура и свойства материалов. Альфа Наука. стр. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.