Saken er «ting» som utgjør universet — alt som tar opp plass og har masse som er saken.
All materie er bygd opp av atomer, som igjen er bygd opp av protoner, nøytroner og elektroner.
Atomer kommer sammen for å danne molekyler, som er byggesteinene for alle typer av saken, ifølge Washington State University. Både atomer og molekyler som er holdt sammen av en form for potensiell energi som kalles kjemisk energi., I motsetning til kinetisk energi, som er den energien av et objekt i bevegelse, potensiell energi er den energien som er lagret i objektet.
De fem fasene av saken
Det er fire naturlige stater av saken: faste stoffer, væsker, gasser og plasma. Den femte staten er den menneskeskapte Bose-Einstein kondenskjerner.
Tørrstoff
I en solid, partikler er pakket tett sammen slik at de ikke bevege seg mye. Elektronene av hvert atom er stadig i bevegelse, slik at atomene har en liten vibrasjon, men de er fast i sin posisjon., På grunn av dette, partikler i en solid har svært lav kinetisk energi.
faste stoffer har en bestemt form, samt masse og volum, og ikke samsvarer med formen på beholderen, hvor de er plassert. Tørrstoff også har en høy tetthet, noe som betyr at partiklene er tett pakket sammen.
Væsker
I en væske, partikler er mer løst pakket enn i en solid og er i stand til å flyte rundt hverandre, gi væske ubestemt form. Derfor væsken vil være i overensstemmelse med formen på emballasjen.,
Mye som faste stoffer, væsker (de fleste som har en lavere tetthet enn tørrstoff) er utrolig vanskelig å komprimere.
Gasser
I en gass, partikler har en stor plass mellom dem og har høy kinetisk energi. En gass har ingen bestemt form eller volum. Hvis unconfined, partikler i en gass vil spre seg ut i det uendelige, om innesluttet, gass vil utvide til å fylle sin container. Når en gass er satt under press ved å redusere volumet av container, avstanden mellom partikler reduseres og gassen er komprimert.,
Plasma
Plasma er ikke en vanlig tilstand av materie her på Jorden, men det kan være det mest vanlig tilstand av materie i universet, i henhold til Jefferson Laboratorium. Stjernene er i hovedsak overopphetet baller av plasma.
Plasma består av høyt ladede partikler med svært høy kinetisk energi. Den edle gasser (helium, neon, argon, krypton, xenon og radon) er ofte brukt til å lage glødende tegn ved hjelp av elektrisitet til ionize dem til plasma staten.,
Bose-Einstein kondensat
Bose-Einstein kondensat (BEC) ble opprettet av forskere i 1995. Ved hjelp av en kombinasjon av lasere og magneter, Eric Cornell og Carl Weiman, forskere ved Joint Institute for Lab-Astrofysikk (JILA) i Boulder, Colorado, avkjølt et utvalg av rubidium til i løpet av noen få grader av absolutt null. På denne ekstremt lav temperatur, molekylær bevegelse kommer svært nær å stoppe. Siden det er nesten ingen kinetisk energi som overføres fra ett atom til et annet, atomer begynne å clump sammen., Det er ikke lenger tusenvis av separate atomer, bare en «super-atom.»
EN BEC brukes til å studere quantum mechanics på et makroskopisk nivå. Lys ser ut til å avta når den passerer gjennom en BEC, slik at forskerne å studere partikkel/bølge paradoks. En BEC også har mange av egenskapene til en superfluid, eller en væske som flyter uten friksjon. BECs er også brukt til å simulere forhold som kan finnes i sort hull.
Går gjennom en fase
Legge til eller fjerne energi fra saken fører til en fysisk forandring som saken beveger seg fra en tilstand til en annen., For eksempel, å legge til termisk energi (varme) til væske-vann fører til at det blir damp eller gass (gass). Og ta ut energi fra flytende vann fører det til å bli ice (en solid). Fysiske endringer kan også være forårsaket av bevegelse og trykk.
Smelting og frysing
Når varmen er brukt til en solid, dets partikler begynner å vibrere raskere og flytte lenger fra hverandre. Når stoffet kommer opp i en viss kombinasjon av temperatur og trykk, dens smeltepunkt, solid vil begynne å smelte og bli til en væske.,
Når to stater av saken, slik som fast og flytende, er i likevekt temperatur og trykk, ekstra varme lagt inn i systemet vil ikke føre til at den totale temperaturen av stoffet for å øke til hele eksempel når samme fysiske tilstand. For eksempel, når du setter isen i et glass med vann og la det stå i romtemperatur, is og vann til slutt vil komme til samme temperatur. Ettersom isen smelter fra varmen som kommer fra vannet, vil det forbli på null grader Celsius til hele ice cube smelter før du fortsetter å varme.,
Når varmen er fjernet fra en væske, dets partikler sakte ned og begynner å bosette seg i ett sted i stoffet. Når stoffet kommer en kul nok temperatur på et visst press, frysepunktet, væsken blir et solid.
de Fleste væsker kontrakt som de fryse. Vann, men utvider seg når det fryser til is, noe som fører molekyler til å presse lenger fra hverandre og redusere tetthet, noe som er grunnen til at is flyter oppå vannet.
hvis du Legger til flere stoffer, slik som salt i vann, kan endre både smelting og frysing poeng., For eksempel, å legge til salt og snø vil redusere temperatur at vannet fryser på veiene, noe som gjør det tryggere for sjåførene.
Det er også et punkt, som er kjent som den triple point, hvor faste stoffer, væsker og gasser alt eksisterer samtidig. Vann, for eksempel, finnes i alle tre statene ved en temperatur på 273.16 Kelvin og et trykk av 611.2 pascals.
Sublimering
Når en solid er konvertert rett inn i en gass uten å gå gjennom en flytende fase, og prosessen er kjent som sublimering., Dette kan skje enten når temperaturen i prøven er raskt økte utover kokepunkt (flash dampfunksjon) eller når et stoff er «fryse-tørket» ved å kjøle den ned under vakuum forholdene, slik at vannet i stoffet gjennomgår sublimering og er fjernet fra utvalget. Noen flyktige stoffer vil gjennomgå sublimering på rommet temperatur og trykk, for eksempel frossen karbondioksid, eller tørr is.
Dampfunksjon
Dampfunksjon er konvertering av en væske til gass-og kan skje enten gjennom fordamping, eller koking.,
Fordi partikler i en væske er i konstant bevegelse, de ofte kolliderer med hverandre. Hver kollisjon fører også energi for å bli overført, og når nok energi overføres til partikler, nær overflaten kan de bli slått helt bort fra prøven som fri gass partikler. Væsker kul som de fordamper fordi energien overført til overflaten molekyler, som fører til at deres flukt, blir ført bort med dem.
Væsken koker når nok varme er lagt til en væske til å føre damp boblene for å danne under overflaten., Dette kokepunkt er temperatur og trykk som en væske blir en gass.
Kondens og deponering
Kondens oppstår når en gass mister energi og kommer sammen for å danne en væske. For eksempel vanndamp kondenserer til væske-vann.
Deponering oppstår når en gass forvandler direkte inn i en solid, uten å gå gjennom den flytende fase. Vanndamp blir is eller frost når luften å berøre en solid, slik som et gresstrå, er kjøligere enn resten av luften.,
Ekstra ressurser:
- Se: Etablering av en Bose-Einstein kondensat, fra National Institute of Standards and Technology.
- finn ut hvor materie i universet kom fra, fra Cornell University Spør en Astronom.
- Les mer om saken, elementer og atomer, fra Khan Academy.
Denne artikkelen ble oppdatert den Aug. 21, 2019, med Live Science Bidragsyter Rachel Ross.