materie er de “ting”, der udgør universet — alt, hvad der tager plads og har masse, er materie.
alt stof består af atomer, som igen består af protoner, neutroner og elektroner.
atomer mødes for at danne molekyler, som er byggestenene til alle typer stof, ifølge Stateashington State University. Både atomer og molekyler holdes sammen af en form for potentiel energi kaldet kemisk energi., I modsætning til kinetisk energi, som er energien fra et objekt i bevægelse, er potentiel energi den energi, der opbevares i et objekt.
De fem faser af stof
Der er fire naturlige tilstande af stof: faste stoffer, væsker, gasser og plasma. Den femte tilstand er de menneskeskabte Bose-Einstein-kondensater.
faste stoffer
i et fast stof pakkes partikler tæt sammen, så de ikke bevæger sig meget. Elektronerne i hvert atom er konstant i bevægelse, så atomerne har en lille vibration, men de er fastgjort i deres position., På grund af dette har partikler i et fast stof meget lav kinetisk energi.
faste stoffer har en bestemt form såvel som masse og volumen og er ikke i overensstemmelse med formen på den beholder, hvori de er anbragt. Faste stoffer har også en høj densitet, hvilket betyder, at partiklerne er tæt pakket sammen.
væsker
i en væske er partiklerne mere løst pakket end i et fast stof og er i stand til at strømme rundt om hinanden, hvilket giver væsken en ubestemt form. Derfor vil væsken være i overensstemmelse med formen af dens beholder.,meget ligesom faste stoffer er væsker (hvoraf de fleste har en lavere densitet end faste stoffer) utroligt vanskelige at komprimere.
gasser
i en gas har partiklerne meget plads mellem dem og har høj kinetisk energi. En gas har ingen bestemt form eller volumen. Hvis ukonfinerede, partikler af en gas vil sprede sig på ubestemt tid; hvis begrænset, gassen vil udvide til at fylde sin beholder. Når en gas sættes under tryk ved at reducere beholderens volumen, reduceres rummet mellem partikler, og gassen komprimeres.,
Plasma –
Plasma-er ikke en fælles stat for noget her på Jorden, men det kan være den mest almindelige tilstand af stof i universet, ifølge Jefferson Laboratorium. Stjerner er i det væsentlige overophedede kugler af plasma.
Plasma består af stærkt ladede partikler med ekstremt høj kinetisk energi. De ædle gasser (helium, neon, argon, krypton, krypenon og radon) bruges ofte til at fremstille glødende tegn ved at bruge elektricitet til at ionisere dem til plasmatilstanden.,
Bose-Einstein kondensat
Bose-Einstein kondensat (BEC) blev oprettet af forskere i 1995. Ved hjælp af en kombination af lasere og magneter afkølede Eric Cornell og Carl .eiman, forskere ved Joint Institute For Lab Astrophysics (JILA) i Boulder, Colorado, en prøve af rubidium til inden for få grader af absolut nul. Ved denne ekstremt lave temperatur kommer molekylær bevægelse meget tæt på at stoppe. Da der næsten ikke overføres kinetisk energi fra et atom til et andet, begynder atomerne at klumpe sig sammen., Der er ikke længere tusinder af separate atomer, kun et ” superatom.”
A BEC bruges til at studere kvantemekanik på makroskopisk niveau. Lys ser ud til at bremse, når det passerer gennem en BEC, så forskere kan studere partikel/bølgeparadokset. En BEC har også mange af egenskaberne af en superfluid, eller en væske, der strømmer uden friktion. BECs bruges også til at simulere forhold, der kan eksistere i sorte huller.
at gå gennem en fase
tilføjelse eller fjernelse af energi fra stof forårsager en fysisk ændring, når stof bevæger sig fra en tilstand til en anden., For eksempel forårsager tilsætning af termisk energi (varme) til flydende vand, at det bliver damp eller damp (en gas). Og at fjerne energi fra flydende vand får det til at blive Is (et fast stof). Fysiske ændringer kan også være forårsaget af bevægelse og tryk.
smeltning og frysning
Når varme påføres et fast stof, begynder dets partikler at vibrere hurtigere og bevæge sig længere fra hinanden. Når stoffet når en bestemt kombination af temperatur og tryk, dets smeltepunkt, vil det faste stof begynde at smelte og blive til en væske.,
Når to tilstande af stof, såsom fast og flydende, er ved ligevægtstemperaturen og trykket, vil yderligere varme, der tilsættes systemet, ikke medføre, at stoffets samlede temperatur øges, før hele prøven når den samme fysiske tilstand. For eksempel, når du lægger is i et glas vand og lader det stå ved stuetemperatur, vil isen og vandet til sidst komme til samme temperatur. Når isen smelter fra varme, der kommer fra vandet, forbliver den ved nul grader Celsius, indtil hele isterningen smelter, før den fortsætter med at varme.,
Når varme fjernes fra en væske, sænkes partiklerne og begynder at slå sig ned på et sted i stoffet. Når stoffet når en kølig nok temperatur ved et bestemt tryk, frysepunktet, væsken bliver et fast stof.de fleste væsker trækker sig sammen, når de fryser. Vand udvides imidlertid, når det fryser til is, hvilket får molekylerne til at skubbe længere fra hinanden og mindske densiteten, hvorfor is flyder oven på vandet. tilsætning af yderligere stoffer, såsom salt i vand, kan ændre både smelte-og frysepunkterne., For eksempel vil tilsætning af salt til sne reducere temperaturen, som vandet fryser på veje, hvilket gør det mere sikkert for chauffører.
Der er også et punkt, kendt som det tredobbelte punkt, hvor faste stoffer, væsker og gasser alle findes samtidigt. Vand findes for eksempel i alle tre tilstande ved en temperatur på 273, 16 Kelvin og et tryk på 611, 2 Pascal.
Sublimation
Når en solid konverteres direkte til en gas uden at gå gennem en flydende fase, processen er kendt som sublimering., Dette kan ske enten, når prøvens temperatur hurtigt øges ud over kogepunktet (flashfordampning), eller når et stof “frysetørres” ved afkøling under vakuumbetingelser, så vandet i stoffet gennemgår sublimering og fjernes fra prøven. Et par flygtige stoffer vil undergå sublimering ved stuetemperatur og tryk, såsom frosset kuldio .id eller tøris.
fordampning
fordampning er omdannelsen af en væske til en gas og kan forekomme ved enten fordampning eller kogning.,
fordi partiklerne af en væske er i konstant bevægelse, kolliderer de ofte med hinanden. Hver kollision medfører også, at energi overføres, og når der overføres tilstrækkelig energi til partikler nær overfladen, kan de blive banket helt væk fra prøven som frie gaspartikler. Væsker afkøles, når de fordamper, fordi energien, der overføres til overflademolekyler, hvilket forårsager deres flugt, bliver ført væk med dem.
væske koger, når der tilsættes tilstrækkelig varme til en væske for at få dampbobler til at danne sig under overfladen., Dette kogepunkt er temperaturen og trykket, hvor en væske bliver en gas.
Kondens og deposition
Kondens opstår, når en gas mister energi og kommer sammen for at danne en væske. For eksempel kondenserer vanddamp til flydende vand.
Deposition opstår, når en gas omdannes direkte til et fast stof uden at gå gennem væskefasen. Vanddamp bliver is eller frost, når luften rører et fast stof, såsom et græsblad, er køligere end resten af luften.,
yderligere ressourcer:
- ur: oprettelse af et Bose-Einstein-kondensat fra National Institute of Standards and Technology.
- Lær, hvor sagen i universet kom fra, fra Cornell University ‘ s Ask an astronom.
- Læs mere om materie, elementer og atomer fra Khan Academy.
Denne artikel blev opdateret den Aug. 21, 2019, af Live Science bidragyder Rachel Ross.