La matière est la « substance » qui compose l’univers — tout ce qui prend de l’espace et a de la masse est de la matière.
Toute la matière est composée d’atomes, qui sont eux-mêmes constitués de protons, de neutrons et d’électrons.
Les atomes se réunissent pour former des molécules, qui sont les éléments constitutifs de tous les types de matière, selon L’Université D’État de Washington. Les atomes et les molécules sont maintenus ensemble par une forme d’énergie potentielle appelée énergie chimique., À la différence d’énergie cinétique, qui est l’énergie d’un objet en mouvement, l’énergie potentielle est l’énergie stockée dans un objet.
Les cinq phases de la matière
Il y a quatre naturelles états de la matière: solide, liquide, gaz et plasma. Le cinquième État est les condensats de Bose-Einstein artificiels.
Solides
Dans un solide, les particules sont très serrées afin qu’ils ne bougent pas beaucoup. Les électrons de chaque atome sont constamment en mouvement, de sorte que les atomes ont une petite vibration, mais ils sont figés dans leur position., Pour cette raison, les particules dans un solide ont une très faible énergie cinétique.
Les solides ont une forme définie, ainsi qu’une masse et un volume, et ne sont pas conformes à la forme du récipient dans lequel ils sont placés. Les solides ont également une densité élevée, ce qui signifie que les particules sont étroitement emballées ensemble.
liquides
Dans un liquide, les particules sont plus lâches que dans un solide et peuvent circuler les unes autour des autres, donnant au liquide une forme indéfinie. Par conséquent, le liquide se conformera à la forme de son récipient.,
tout comme les solides, les liquides (dont la plupart ont une densité inférieure à celle des solides) sont incroyablement difficiles à compresser.
Gaz
Dans un gaz, les particules ont beaucoup d’espace entre eux et ont une énergie cinétique élevée. Un gaz n’a pas de forme ou de volume défini. S’ils ne sont pas confinés, les particules d’un gaz se répandront indéfiniment; s’ils sont confinés, le gaz se dilatera pour remplir son récipient. Lorsqu’un gaz est mis sous pression en réduisant le volume du récipient, l’espace entre les particules est réduit et le gaz est comprimé.,
Plasma
le Plasma n’est pas un état de la matière sur la Terre, mais il peut être le plus commun de l’état de la matière dans l’univers, selon le Jefferson Laboratoire. Les étoiles sont essentiellement des boules de plasma surchauffées.
le Plasma est constitué de particules fortement chargées avec une énergie cinétique extrêmement élevée. Les gaz nobles (hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon) sont souvent utilisés pour faire des signes lumineux en utilisant l’électricité pour les ioniser à l’état de plasma.,
de Bose-Einstein de condensat
Le Bose-Einstein de condensat (CEB) a été créé par des scientifiques en 1995. À L’aide d’une combinaison de lasers et d’aimants, Eric Cornell et Carl Weiman, scientifiques au Joint Institute for Lab Astrophysics (JILA) à Boulder, Colorado, ont refroidi un échantillon de rubidium à quelques degrés du zéro absolu. À cette température extrêmement basse, le mouvement moléculaire est très proche de l’arrêt. Comme il n’y a presque pas d’énergie cinétique transférée d’un atome à un autre, les atomes commencent à s’agglutiner., Il n’y a plus des milliers d’atomes séparés, juste un « super atome. »
un BEC est utilisé pour étudier la mécanique quantique à un niveau macroscopique. La lumière semble ralentir lorsqu’elle traverse un BEC, permettant aux scientifiques d’étudier le paradoxe particule/onde. Un BEC possède également de nombreuses propriétés d’un superfluide, ou d’un fluide qui s’écoule sans frottement. Les BECs sont également utilisés pour simuler les conditions qui pourraient exister dans les trous noirs.
passer par une phase
ajouter ou retirer de l’énergie de la matière provoque un changement physique lorsque la matière passe d’un État à un autre., Par exemple, l’ajout d’énergie thermique (chaleur) à l’eau liquide la fait devenir de la vapeur ou de la vapeur (un gaz). Et enlever l’énergie de l’eau liquide la fait devenir de la glace (un solide). Les changements physiques peuvent également être causés par le mouvement et la pression.
gel et dégel
Lorsque la chaleur est appliquée à un solide, les particules vibrent plus rapidement et se déplacer de plus en plus espacés. Lorsque la substance atteint une certaine combinaison de température et de pression, son point de fusion, le solide commence à fondre et à se transformer en liquide.,
lorsque deux états de matière, tels que le solide et le liquide, sont à la température et à la pression d’équilibre, la chaleur supplémentaire ajoutée dans le système ne fera pas augmenter la température globale de la substance jusqu’à ce que l’échantillon entier atteigne le même état physique. Par exemple, lorsque vous mettez de la glace dans un verre d’eau et que vous la laissez à température ambiante, la glace et l’eau finiront par atteindre la même température. Comme la glace fond de la chaleur provenant de l’eau, elle restera à zéro degré Celsius jusqu’à ce que tout le glaçon fond avant de continuer à se réchauffer.,
lorsque la chaleur est retirée d’un liquide, ses particules ralentissent et commencent à se déposer à un endroit dans la substance. Lorsque la substance atteint une température assez froide à une certaine pression, le point de congélation, le liquide devient un solide.
la plupart des liquides se contractent lorsqu’ils gèlent. L’eau, cependant, se dilate lorsqu’elle gèle dans la glace, ce qui fait que les molécules s’écartent et diminuent la densité, c’est pourquoi la glace flotte au-dessus de l’eau.
L’ajout de substances supplémentaires, telles que le sel dans l’eau, peut modifier à la fois les points de fusion et de congélation., Par exemple, l’ajout de sel à la neige diminuera la température que l’eau gèle sur les routes, ce qui la rendra plus sûre pour les conducteurs.
Il y a aussi un point, connu sous le nom de point triple, où les solides, les liquides et les gaz existent tous simultanément. L’eau, par exemple, existe dans les trois états à une température de 273,16 Kelvin et une pression de 611,2 pascals.
Sublimation
Lorsqu’un solide est converti directement en gaz sans passer par une phase liquide, le processus est connu sous le nom de sublimation., Cela peut se produire soit lorsque la température de l’échantillon est rapidement augmentée au-delà du point d’ébullition (vaporisation flash), soit lorsqu’une substance est « lyophilisée » en la refroidissant sous vide de sorte que l’eau contenue dans la substance subit une sublimation et est retirée de l’échantillon. Quelques substances volatiles subiront une sublimation à température et pression ambiantes, telles que le dioxyde de carbone congelé ou la glace carbonique.
vaporisation
la vaporisation est la conversion d’un liquide en gaz et peut se produire par évaporation ou ébullition.,
comme les particules d’un liquide sont en mouvement constant, elles entrent fréquemment en collision les unes avec les autres. Chaque collision provoque également le transfert d’énergie, et lorsque suffisamment d’énergie est transférée aux particules près de la surface, elles peuvent être complètement éliminées de l’échantillon en tant que particules de gaz libres. Les liquides refroidissent lorsqu’ils s’évaporent car l’énergie transférée aux molécules de surface, ce qui provoque leur fuite, s’emporte avec elles.
le liquide bout lorsque suffisamment de chaleur est ajoutée à un liquide pour provoquer la formation de bulles de vapeur sous la surface., Ce point d’ébullition est la température et la pression auxquelles un liquide devient un gaz.
la Condensation et le dépôt
la Condensation se produit lorsqu’un gaz perd de l’énergie et se rassemblent pour former un liquide. Par exemple, la vapeur d’eau se condense en eau liquide.
Le Dépôt se produit lorsqu’un gaz se transforme directement en un solide, sans passer par la phase liquide. La vapeur d’eau devient de la glace ou du gel lorsque l’air touchant un solide, tel qu’un brin d’herbe, est plus frais que le reste de l’air.,
ressources Supplémentaires:
- Montre: Création d’un condensat de Bose-Einstein de condensat, de l’Institut National des Normes et de la Technologie.
- apprenez d’où vient la matière dans l’univers, de L’Université Cornell demandez à un astronome.
- En savoir plus sur la matière, les éléments et les atomes, de la Khan Academy.
Cet article a été mis à jour le août. 21, 2019, par la contributrice de Live Science Rachel Ross.