Az anyag meghatározásának állapota

A fizika és a kémia egyaránt tanulmányozza az anyagot, az energiát és a kölcsönhatásokat. A termodinamika törvényei alapján a tudósok tudják, hogy az anyag megváltoztathatja az állapotokat, és a rendszer anyagának és energiájának összege állandó. Ha energiát adunk hozzá vagy távolítunk el az anyagból, akkor az állapota megváltozik halmazállapot. Az anyag állapotát a következők egyikének tekintik ügy kölcsönhatásba léphet önmagával homogén formát képezve fázis.

Az "anyag állapota" és "az anyag fázisa" kifejezéseket felcserélhetően használjuk. Általában ez rendben van. Technikailag egy rendszer több fázist tartalmazhat azonos anyagállapotban. Például egy acélrudak (szilárd anyag) tartalmazhatnak ferritet, cementitet és austenitet. Az olaj és az ecet (folyadék) keveréke két különálló folyadékfázist tartalmaz.

A mindennapi életben az anyag négy fázisa létezik: szilárd, folyadékok, gázokés vérplazma. Számos más anyagállapotot fedeztek fel. Ezen egyéb állapotok egy része az anyag két állapota közötti határvonalon fordul elő, ahol az anyag nem mutatja meg egyik állapotát sem. Mások egzotikusabbak. Ez az anyag egyes állapotainak és tulajdonságainak felsorolása:

Szilárd: A szilárd anyagnak meghatározott alakja és térfogata van. A szilárd anyag részecskéit nagyon szorosan egymáshoz csomagolják, rendezett elrendezésben rögzítve. Az elrendezést kellően meg lehet rendelni egy kristály (például NaCl vagy asztali sókristály, kvarc) kialakításához, vagy az elrendezés rendezetlen vagy amorf (például viasz, pamut, ablaküveg).

Folyékony: A folyadéknak meghatározott térfogata van, de nincs meghatározott alakja. A folyadékban lévő részecskéket nem csomagolják olyan közel egymáshoz, mint egy szilárd anyagban, lehetővé téve, hogy egymás ellen csúszhassanak. Folyadékok például a víz, olaj és alkohol.

Gáz: A gáznak nincs meghatározott alakja vagy térfogata. A gáz részecskék széles körben el vannak választva. Gázokra példa a levegő és a ballon héliuma.

vérplazma: Hasonlóan a gázhoz, a plazmának nincs meghatározott alakja vagy térfogata. A plazma részecskéi azonban elektromosan töltöttek és hatalmas különbségek vannak elválasztva egymástól. Példák a plazmára ide tartoznak a villámlás és az aurora.

Üveg: Egy pohár egy amorf szilárd anyag közbenső termék a kristályrács és egy folyadék között. Ez néha különálló anyagállapotnak tekinthető, mivel a szilárd vagy folyékony tulajdonságoktól különböznek és mert metastabil állapotban létezik.

szuperfolyadék: A szuperfolyadék egy második folyadékállapot, amely közel fordul elő abszolút nulla. A normál folyadékkal ellentétben a szuperfolyadék nulla viszkozitás.

Bose-Einstein kondenzátum: A Bose-Einstein kondenzátum az anyag ötödik állapotának nevezhetjük. Bose-Einstein kondenzátumban az anyag részecskéi megszűnnek, mint önálló entitások, és egyetlen hullámfunkcióval írhatók le.

Fermionos kondenzátum: Mint egy Bose-Einstein kondenzátum, a fermionos kondenzátum részecskéit egy egységes hullámfunkcióval lehet leírni. A különbség az, hogy a kondenzátumot fermionok képezik. A Pauli kizárási elv miatt a fermionok nem lehetnek azonos kvantumállapotúak, de ebben az esetben a fermionok párja boszonként viselkedik.

Dropleton: Ez az elektronok és lyukak "kvantum-köd", amelyek hasonlóan folyadékhoz áramlanak.

Degenerált ügy: A degenerált anyag valójában egzotikus anyagállapotok gyűjteménye, amelyek rendkívül magas nyomás alatt fordulnak elő (például a csillagok magjában vagy olyan hatalmas bolygókban, mint a Jupiter). A "degenerált" kifejezés abból ered, hogy az anyag létezik két energiájú állapotban, azonos energiával, így felcserélhetővé válnak.

Gravitációs szingularitás: A szingularitás, mint egy fekete lyuk közepén, van nem az anyag állapota. Megjegyezzük, hogy ez egy "tárgy", amelyet a tömeg és az energia alkot, és amelyben nincs anyag.

Az anyag megváltoztathatja az állapotokat, amikor energiát adnak hozzá vagy távolítanak el a rendszerből. Ez az energia rendszerint a nyomás vagy a hőmérséklet változásából származik. Amikor az anyag megváltozik, akkor az átesik fázisátmenet vagy fázis váltás.

• Goodstein, D. L. (1985). Anyagállamok. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; et al. (1997). "Szuperfolyadékok és szuper szilárd anyagok frusztrált kétdimenziós rácson". Fizikai áttekintés B. 55 (5): 3104. doi:10,1103 / PhysRevB.55.3104
• Sutton, A. P. (1993). Anyagok elektronikus felépítése. Oxford Science Publications. pp. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (2005. június 22.) Az MIT fizikusai újfajta anyagot hoznak létre. MIT News.
• Wahab, M. A. (2005). Szilárdtest fizika: Az anyagok szerkezete és tulajdonságai. Alfa Tudomány. pp. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.