Stan materii a faza materii
W fizyce za sprawę można uznać coś, co ma masę spoczynkową; jest substancją we wszechświecie. Mogą to być najmniejsze cząstki o masie lub największe gwiazdy we wszechświecie. Materia, która nas niepokoi, składa się tylko z 4,6% wszechświata, a reszta masy ma jeszcze niewykrywalne formy.
Podobnie jak energia, materia może również istnieć w wielu formach. Te formy są znane jako stany materii. W obrębie stanu skupienia atomy i cząsteczki mogą przybierać różne konfiguracje. Są one znane jako fazy.
Co to jest faza materii?
Jednorodna część niejednorodnego systemu oddzielona dającą się odróżnić granicą fazą jest nazywana fazą. Ogólnie odnosi się do objętości w przestrzeni, w której wszystkie właściwości materii są jednolite, a właściwości fizyczne są różne.
Na przykład weźmy pod uwagę wnętrze czajnika, gdy woda się gotuje. Woda (ciecz) zajmuje dolną część czajnika i jest oddzielona ściankami czajnika oraz górną powierzchnią wody. W całym tym regionie właściwości chemiczne i fizyczne są jednolite. Tuż nad powierzchnią wody obszar jest wypełniony mieszanką pary i powietrza. Również w tym regionie ściany czajnika i powierzchnia wody tworzą wyraźną granicę, a właściwości w całym regionie można uznać za jednolite. W tym przypadku wrząca woda jest jedną fazą, a mieszanina pary i powietrza jest jedną fazą. Więc ten system można uznać za system dwufazowy. Weź pod uwagę wodę i benzynę wlane do przezroczystej butelki. Jest to również układ dwufazowy, w którym dwie ciecze są wyraźnie oddzielone marginesem.
Badanie faz materii jest ważne przy określaniu właściwości fizycznych substancji po przemianach. Podczas procesów mogą wystąpić przejścia fazowe, a przejścia te można przedstawić za pomocą diagramu fazowego. Diagram faz to wykres, który pokazuje, jak różne fazy mogą wystąpić w różnych warunkach równowagi. Gdy skład układu wielofazowego pozostaje niezmieniony, mówi się, że jest w stanie równowagi fazowej.
Co to jest stan materii?
Za stan skupienia uważa się różne formy, jakie może przybierać materia w różnych fazach. Trzy klasyczne stany skupienia to ciało stałe, ciecz i gaz.
W ciałach stałych i cieczach siły międzycząsteczkowe są silne i są uważane za stany skondensowane. Ciała stałe mają najsilniejsze siły międzycząsteczkowe; dlatego konstrukcja jest mocno trzymana razem przez te siły. Dlatego kształt bryły jest niezmienny.
W cieczach siły międzycząsteczkowe są stosunkowo słabe; dlatego są umiarkowanie trzymane razem. Cząsteczki mogą ślizgać się, mijając się nawzajem, ale siły są na tyle silne, że nie pozwalają im uciec. W gazach siły międzycząsteczkowe są słabe na takim poziomie, że są bardzo słabo utrzymywane razem. Mogą przesuwać się obok siebie i całkowicie zajmować objętość, w której zostały umieszczone.
Materia zmienia stan w zależności od swojego wewnętrznego poziomu energii i temperatury, która jest wskaźnikiem energii wewnętrznej. W wyższej temperaturze drgania cząsteczek są silne, że konkurują one z siłami międzycząsteczkowymi o uwolnienie się z wiązań. W ciałach stałych energia wewnętrzna jest niższa, a gdy energia wewnętrzna wzrośnie na określonym poziomie, wiązania rozluźniają się, a stały lód stanie się płynny. Przy dalszym wzroście energii / temperatury wewnętrznej ciecz przekształci się w gaz.
Plazma jest również uważana za stan fizyczny materii, w którym elektrony gazu są usuwane, a zarówno elektrony, jak i jądra mają bardzo wysokie poziomy energii. Większość materii we wszechświecie ma tę formę; w rozległych obłokach między gwiazdami, zwanych obłokami międzygwiazdowymi, oraz w gwiazdach, gdzie wytworzone ciepło zamienia je w plazmę.
Szkło i ciekłe kryształy są również uważane za odrębne stany w fizyce. A w bardzo niskich temperaturach materia tworzy różne stany jako nadcieki i kondensaty Bosego-Einsteina. W skrajnych przypadkach czarne dziury są również uważane za inny stan materii, którego dokładnych właściwości fizycznych nie znamy.
Jaka jest różnica między State of Matter a Phase of Matter?
• Faza to region o jednolitych właściwościach chemicznych i fizycznych, oddzielony wyróżnialnymi granicami.
• Stany skupienia materii to formy, w których mogą istnieć różne fazy. Ciało stałe, ciecz i gaz to najpowszechniejsze stany materii na Ziemi.
• W jednym stanie skupienia może istnieć wiele form faz. Weźmy na przykład butelkę z benzyną i wodą. Oba są w stanie ciekłym, ale w różnych fazach. Tę samą koncepcję można zastosować do ciał stałych, chociaż gazy zwykle to naruszają, ale nie wprost.
