Az anyagállapotok jelentése (mik azok, fogalom és meghatározás)

Mik az anyagállapotok:

Az anyagállapotok azok a különféle formák, amelyekben az anyag az univerzumban előfordul. Az anyag aggregációjának állapotaként is ismertek, mivel a részecskék az egyes állapotokban különböző módon aggregálódnak vagy csoportosulnak.

Úgy tekinthető, hogy az anyagnak négy alapvető állapota van, figyelembe véve azokat az aggregációs formákat, amelyek természetes körülmények között fordulnak elő. Az anyag alapvető állapotai a következők:

• Szilárd állapot.
• Folyékony halmazállapot.
• Gáznemű állapot.
• Plazma állapot.

A kép részleteiben megfigyeljük, hogyan csoportosulnak a részecskék.

Az anyag aggregációjának állapotáról szóló tanulmányokat azonban ma kiterjesztették. A természetesen előfordulóakon kívül ma tanulmányozzuk azokat, amelyek extrém körülmények között fordulnak elő, laboratóriumban kiváltva. Ebből a csoportból a tudósok három új állam létezését igazolták: a Bose-Einstein kondenzátumot (BEC); a Fermi kondenzátum és a szuperszilárd.

Az anyagállapotok jellemzői a részecskék közötti vonzerőtől és mozgékonyságuktól függenek. A hőmérséklet és / vagy a nyomás befolyásolja ezeknek a részecskéknek a csoportosulását és kölcsönhatását.

Ha a hőmérsékleti és / vagy nyomásváltozókban észlelhető változások vannak, akkor az egyik anyagállapotról a másikra változások következnek be. Ezek a változások a megszilárdulás, a párolgás, az olvadás, a szublimáció, a fordított szublimáció, az ionizáció és az ionmentesítés.

Az alábbiakban összehasonlító táblázatot mutatunk be az anyag alapvető állapotai között fennálló főbb különbségekről:

Ingatlan	Feltétel szilárd	Feltétel folyékony	Feltétel gáznemű	Feltétel plazmatikus
Az anyag típusa	Rögzített anyag	Folyadékok viszkozitással	Gázok	Forró gázok (elektromos töltéssel)
Vonzerő részecskék között	magas	Közbülső	Rövid	Rövid
Mobilitás részecskékből	Rövid	Közbülső	magas	magas
Hangerő	Hangerővel	Hangerővel	Nincs hangerő	Nincs hangerő
Alak	Meghatározott	Határozatlan	Határozatlan	Határozatlan
Példa	Kövek	Víz	Vízgőz	Plazma TV

Szilárd állapot

A szilárd állapotot rögzített anyagként érzékeljük, amely ellenáll az alakja és térfogata változásának. Szilárdtestanyagban a részecskék nagyobb vonzerőt mutatnak egymás iránt, ami csökkenti mozgásukat és az interakció lehetőségeit. Például: sziklák, fa, fém edények, üveg, jég és grafit.

A szilárdtest jellemzői Ők:

• Az egyes részecskék közötti vonzerő nagyobb, mint az elválasztást okozó energia.
• A részecskék a helyzetükbe zárják, korlátozva rezgési energiájukat.
• Megőrzi alakját és térfogatát.

Folyékony halmazállapot

A folyékony állapot olyan folyadékoknak felel meg, amelyek térfogata állandó, de alkalmazkodik a tartály alakjához. Például: víz, hideg italok, olaj és nyál.

A a folyékony állapot jellemzői Ők:

• A részecskék vonzzák egymást, de a távolság nagyobb, mint a szilárd anyagokban.
• A részecskék dinamikusabbak, mint a szilárd anyagok, de stabilabbak, mint a gázok.
• Állandó térfogatú.
• Alakja határozatlan. Ennélfogva a folyadék a tartályának alakját veszi fel.

Gáznemű állapot

A gáz halmazállapot megfelel a gázoknak. Technikailag ez az a részecskék csoportosítása, amelyek kevéssé vonzódnak egymáshoz, és amelyek egymással ütközve tágulnak az űrben. Például: vízgőz, oxigén (O₂) és a földgáz.

A a gáz halmazállapot jellemzői Ők:

• Kevesebb részecskét koncentrál, mint a szilárd és folyékony anyagokat.
• A részecskék alig vonzódnak egymáshoz.
• A részecskék expanzióban vannak, ezért dinamikusabbak, mint a szilárd anyagok és a gázok.
• Nincs határozott alakja vagy térfogata.

Plazma állapot

A plazmatikus állapot hasonló állapotú, mint a gáznemű, de elektromosan töltött részecskéi vannak, vagyis ionizáltak. Ezért forró gázokról van szó.

A plazma állapotban lévő anyag nagyon gyakori a világűrben, és valójában a megfigyelhető anyagának 99% -át teszi ki. A plazmaállapot azonban természetes módon reprodukálódik egyes földi jelenségekben is. Mesterségesen előállítható különféle felhasználásokra is.

Például van plazma a napban, a csillagokban és a ködökben. Jelen van a sarki sarkokban, a villámokban és az úgynevezett San Telmo Tűzben is. Ami a mesterséges előállításukat illeti, néhány példa a plazmatévék, a fénycsövek és a plazma lámpák.

A a plazma állapot jellemzői Ők:

• Hiányzik a meghatározott forma és térfogat.
• Részecskéi ionizáltak.
• Hiányzik az elektromágneses egyensúly.
• Jó elektromos vezető.
• Mágneses mező hatására szálakat, rétegeket és sugarakat képez.

Érdekelheti:

• Szilárd állapot
• Folyékony halmazállapot
• Gáznemű állapot
• Plazma állapot

Változások az ügy állapotában

Az anyagállapot-változások olyan folyamatok, amelyek lehetővé teszik az anyag térszerkezetének egyik állapotból a másikba való megváltozását. Ezek a környezeti feltételek, például a hőmérséklet és / vagy a nyomás változásától függenek.

Figyelembe véve az anyag alapvető állapotait, az anyag állapotváltozása a következő: megszilárdulás, párolgás, fúzió, szublimáció, inverz szublimáció, ionizáció és ioncserélés.

Olvadás vagy olvadás. Ez a változás a szilárd állapotból a folyékony állapotba. Akkor fordul elő, amikor a szilárd anyagot a szokásosnál magasabb hőmérsékletnek teszik ki, amíg meg nem olvad. Azért fordul elő, hogy a szilárd anyag magas hőmérsékletének hatására a részecskék jobban elválnak és könnyebben mozognak.

Megszilárdulás. A megszilárdulás a folyékony állapotból a szilárd állapotba történő változás. Amikor egy folyadék hőmérséklete csökken, a részecskék egymáshoz kezdenek közeledni, és a közöttük lévő mozgás csökken. A fagyáspont elérésekor szilárd anyaggá válnak.

Párologtatás. A párologtatás a folyékony állapotból a gáz halmazállapotba történő változás. Akkor fordul elő, ha a hőmérséklet ésszerű módon emelkedik, ami megszakítja a részecskék közötti kölcsönhatást. Ez elválasztásukat és megnövekedett mozgásukat okozza, ami gázhoz vezet.

Páralecsapódás. A kondenzáció a gáz halmazállapotú folyadék állapotra való váltás. A hőmérséklet csökkenésével és / vagy a nyomás emelkedésével a gázrészecskék elvesztik bizonyos mozgékonyságukat, és közelebb kerülnek egymáshoz. Ez a közelítés magyarázza a gázból a folyadékba való átjutást.

Szublimáció. A szublimáció a szilárd állapotból a gáz halmazállapotba történő változás, anélkül, hogy a folyékony állapoton átmenne. Például a naftalin-szférában fordul elő. Ezeknek a gömböknek, amelyekkel a lepkéket távol tartják a szekrényektől, az a tulajdonságuk, hogy idővel elhalványuljanak. Ez azt jelenti, hogy a szilárd állapotból a gáz halmazállapotba kerülnek anélkül, hogy a folyékony állapotban mennének keresztül.

Fordított szublimáció. Inverz szublimációnak, regresszív szublimációnak, lerakódásnak vagy kristályosodásnak nevezzük, hogy a gáz halmazállapotúból szilárdvá váljon közvetlen módon.

Ionizálás Az ionizálás a gázról plazmára váltás, amely akkor történik, amikor a gázrészecskék elektromosan töltődnek fel, ami gáz hevítésénél lehetséges.

Deionizáció Az ionmentesítés a plazma állapotból a gáz halmazállapotba való átjutásból áll. Ezért ez az ionizációval ellentétes folyamat.

Ezután bemutatunk egy táblázatot, amely összefoglalja az anyag változását, és mindegyikre példát mutat be.

Folyamat	Állapotváltás	Példa
Fúzió	Szilárd vagy folyékony.	Olvad.
Megszilárdulás	Folyékony szilárd anyagig.	Jég.
Párologtatás	Folyékony vagy gáznemű.	Vízgőz.
Páralecsapódás	Gáznemű folyadékig.	Eső.
Szublimáció	Szilárd vagy gáznemű.	Szárazjég.
Fordított szublimáció	Gáztól szilárdig.	Hó.
Ionizálás	Gáznemű a plazmához.	Neon jelek.
Deionizáció	Plazmatikus vagy gáznemű.	A keletkező füst eloltani a lángot.

Érdekelheti:

• Az anyag állapotának változásai
• Párolgás
• Forró

Az anyag új állapotai

Jelenleg tudományos vizsgálatok új anyagállapotokat találtak mesterséges eljárások útján. A legismertebbek a hőmérsékleten alapulnak, ezek a Bose-Einstein kondenzátum, a fermionos kondenzátum és a szuperszilárd állapot.

Az anyag lehetséges állapotainak más elméleteit azonban még vizsgálják, mint például a Rydberg-molekula, a Quantum Hall-állapot, a fotonikus anyag és a csepp.

Bose-Einstein kondenzátum (BEC)

A Bose-Einstein kondenzátum (BEC) néven ismert állapot akkor következik be, amikor bizonyos gázokat abszolút nulla (-273,15 ° C) hőmérsékletnek tesznek ki, és olyan sűrűségű és fagyáspontot ér el, hogy az atomok nem mozoghatnak.

Ez egy anyagállapot, amelyet 1995-ben mesterségesen értek el. Azóta az anyag ötödik állapotának is nevezik.

A BEC példái a szupravezetésű anyagok, vagyis bármilyen ellenállás kifejtése és energiaveszteség nélkül képesek továbbítani az elektromosságot.

A a sűrített állapot jellemzői Bose-Einstein:

• Részecskéi bozonok.
• Csak szubatomi szinten figyelhető meg.
• Szupravezetést mutat (nulla elektromos ellenállás).
• Minimális energiaállapota alapállapotként ismert.

Merüljön el: Bose-Einstein konszenzus állapota

Fermi grófja

A fermi kondenzátum vagy a fermionos kondenzátum olyan anyag, ahol az anyag szuperfolyékony, vagyis nincs semmilyen mértékű viszkozitása. A fermionos állapot viselkedése inkább egy hullámhoz hasonlít, mint egy részecskéhez. Összefügg a Bose-Einstein állammal.

A a fermionos kondenzátor jellemzői Ők:

• Részecskéi fermionok (és nem bozonok).
• Az abszolút nulla közeli hőmérsékleten fordul elő.
• Stabilitása nagyon rövid ideig tart.

Szuper szilárd

A szuperszilárd olyan állapot, amelyben az anyag a térben rendeződik, a szuperfolyadék tulajdonságai szerint. Csak 2017-ben találtak egyértelmű bizonyítékot a létezésére. Jelenleg is vizsgálják, csakúgy, mint más hipotetikus állapotokat.

Lásd még:

• Az anyag tulajdonságai
• Az anyag intenzív és kiterjedt tulajdonságai