Věc: Definice a Pět stavů Hmoty

Nezáleží na tom, je „věci“, které tvoří vesmír — vše, co zabírá prostor a má hmotnost je hmota.

veškerá hmota se skládá z atomů, které jsou zase tvořeny protony, neutrony a elektrony.

atomy se spojují, aby vytvořily molekuly, které jsou stavebními kameny pro všechny typy hmoty, podle Washington State University. Atomy i molekuly jsou drženy pohromadě formou potenciální energie zvané chemická energie., Na rozdíl od kinetické energie, což je energie objektu v pohybu, potenciální energie je energie uložená v objektu.

pět fází hmoty

existují čtyři přírodní stavy hmoty: pevné látky, kapaliny, plyny a plazma. Pátým stavem jsou umělé kondenzáty Bose-Einstein.

pevné látky

v pevné látce jsou částice pevně zabaleny, takže se příliš nepohybují. Elektrony každého atomu jsou neustále v pohybu, takže atomy mají malou vibraci, ale jsou fixovány ve své poloze., Z tohoto důvodu mají částice v pevné látce velmi nízkou kinetickou energii.

pevné látky mají určitý tvar, hmotnost a objem a neodpovídají tvaru nádoby, ve které jsou umístěny. Pevné látky mají také vysokou hustotu, což znamená, že částice jsou pevně zabaleny dohromady.

Kapaliny

V kapalině, částice se více volně balené, než v pevné a jsou schopni proudit kolem sebe, dávat tekuté neurčitý tvar. Proto se kapalina přizpůsobí tvaru nádoby.,

podobně jako pevné látky, kapaliny (z nichž většina má nižší hustotu než pevné látky) jsou neuvěřitelně obtížné komprimovat.

plyny

v plynu mají částice mezi sebou velký prostor a mají vysokou kinetickou energii. Plyn nemá žádný určitý tvar ani objem. Pokud je nerafinovaný, částice plynu se rozloží na neurčito; pokud je omezen, plyn se rozšíří, aby naplnil svůj kontejner. Když je plyn pod tlakem snížením objemu nádoby, prostor mezi částicemi je snížen a plyn je stlačen.,

plazma

plazma zde na Zemi není běžným stavem hmoty, ale podle Jeffersonovy laboratoře může být nejběžnějším stavem hmoty ve vesmíru. Hvězdy jsou v podstatě přehřáté koule plazmy.

plazma se skládá z vysoce nabitých částic s extrémně vysokou kinetickou energií. Vzácné plyny (helium, neon, argon, krypton, xenon a radon) jsou často používány, aby se zářící znamení pomocí elektrické energie k ionizaci je do plazmatu.,

Bose-Einsteinův kondenzát

Bose-Einsteinův kondenzát (BEC) byl vytvořen vědci v roce 1995. Pomocí kombinace laserů a magnety, Eric Cornell a Carl Weiman, vědci ve Společném Institutu pro Laboratorní Astrofyziky (JILA) v Boulder, Colorado, chlazený vzorek rubidium s přesností na několik stupňů nad absolutní nulou. Při této extrémně nízké teplotě se molekulární pohyb velmi blíží zastavení. Vzhledem k tomu, že z jednoho atomu do druhého není přenášena téměř žádná kinetická energie, atomy se začnou shlukovat., Už neexistují tisíce samostatných atomů, jen jeden “ super atom.“

a BEC se používá ke studiu kvantové mechaniky na makroskopické úrovni. Zdá se, že světlo zpomaluje, když prochází BEC, což vědcům umožňuje studovat paradox částic/vln. BEC má také mnoho vlastností superfluidu nebo tekutiny, která proudí bez tření. BECs se také používají k simulaci podmínek, které by mohly existovat v černých dírách.

procházející fází

přidávání nebo odebírání energie z hmoty způsobuje fyzickou změnu, když se hmota pohybuje z jednoho stavu do druhého., Například přidání tepelné energie (tepla) do kapalné vody způsobí, že se stane párou nebo parou (plyn). A odstranění energie z kapalné vody způsobuje, že se stane ledem (pevným). Fyzické změny mohou být také způsobeny pohybem a tlakem.

Tání a zmrazení

Když teplo se aplikuje na pevný, jeho částice začnou vibrovat rychleji a pohybovat dál od sebe. Když látka dosáhne určité kombinace teploty a tlaku, jeho bodu tání, pevná látka se začne tát a změní se na kapalinu.,

Při dvou skupenstvích, jako pevné a tekuté, jsou v rovnovážné teplotě a tlaku, další teplo přidané do systému nezpůsobí celkovou teplotu látky zvyšovat, dokud celý vzorek dosáhne stejné skupenství. Například, když dáte led do sklenice vody a necháte ji při pokojové teplotě, led a voda nakonec dosáhnou stejné teploty. Jak led taje z tepla přicházející z vody, zůstane na nule stupňů Celsia, dokud se celá kostka ledu taje před pokračováním v teple.,

když je teplo odstraněno z kapaliny, jeho částice se zpomalí a začnou se usazovat na jednom místě uvnitř látky. Když látka dosáhne dostatečně chladné teploty při určitém tlaku, bodu tuhnutí, kapalina se stává pevnou.

většina tekutin se Stahuje, když zmrznou. Voda se však rozšiřuje, když zmrzne na led, což způsobuje, že molekuly se posouvají dále od sebe a snižují hustotu, což je důvod, proč led plave na vrcholu vody.

přidání dalších látek, jako je sůl ve vodě, může změnit jak teplotu tání, tak i bod mrazu., Například přidáním soli do sněhu se sníží teplota, kterou voda na silnicích zamrzá, což je pro řidiče bezpečnější.

existuje také bod, známý jako trojitý bod, kde současně existují pevné látky, kapaliny a plyny. Voda například existuje ve všech třech stavech při teplotě 273,16 Kelvinu a tlaku 611,2 paskalů.

Sublimace

Když je pevný, je převeden přímo na plyn, aniž by přes kapalné fáze, proces je známý jako sublimace., K tomu může dojít buď v případě, že teplota vzorku je rapidně zvýšena nad bod varu (flash odpařování) nebo látka „freeze-dried“, tím, že chlazení je v podmínkách vakua tak, že voda v látce probíhá sublimace a je odstraněna ze vzorku. Několik těkavých látek podstoupí sublimaci při pokojové teplotě a tlaku, jako je zmrazený oxid uhličitý nebo suchý led.

odpařování

odpařování je přeměna kapaliny na plyn a může nastat buď odpařením nebo vařením.,

protože částice kapaliny jsou v neustálém pohybu, často se vzájemně srazí. Každá kolize také způsobuje přenos energie, a když je dostatek energie přenesena na částice v blízkosti povrchu, mohou být zcela vyřazeny ze vzorku jako částice volného plynu. Kapaliny v pohodě, jak se vypařit, protože energie převedena na povrchu molekuly, která způsobuje jejich útěku, dostane se unést s nimi.

kapalina se vaří, když se do kapaliny přidá dostatek tepla, aby se pod povrchem vytvořily bubliny páry., Tento bod varu je teplota a tlak, při kterém se kapalina stává plynem.

Kondenzace a depozice

Kondenzace nastane, když plyn ztrácí energii a je dodáván společně tvoří tekutinu. Například vodní pára kondenzuje do kapalné vody.

depozice nastává, když se plyn transformuje přímo na pevnou látku, aniž by procházel kapalnou fází. Vodní pára se stává ledem nebo mrazem, když je vzduch, který se dotýká pevné látky, jako je stéblo trávy, chladnější než zbytek vzduchu.,

Další zdroje: