Mitkä ovat aineen tilat:
Aineen tilat ovat eri muotoja, joissa aine esiintyy maailmankaikkeudessa. Niitä kutsutaan myös aineen aggregaatiotiloiksi, koska hiukkaset aggregoituvat tai ryhmittyvät eri tavoin kussakin tilassa.
Voidaan katsoa, että aineella on neljä perustilaa, kun otetaan huomioon ne yhdistymismuodot, jotka esiintyvät luonnollisissa olosuhteissa. Aineen perustilat ovat:
- Kiinteä tila.
- Nestemäinen tila.
- Kaasumainen tila.
- Plasmatila.
Kuvan yksityiskohdissa tarkkaillaan, kuinka hiukkaset on ryhmitelty yhteen.
Aineen aggregaatiotiloja koskevia tutkimuksia on kuitenkin jatkettu tänään. Luonnollisesti esiintyvien lisäksi tutkimme tänään niitä, joita esiintyy äärimmäisissä olosuhteissa ja jotka on indusoitu laboratoriossa. Tästä ryhmästä tutkijat ovat todenneet kolmen uuden valtion olemassaolon: Bose-Einstein-kondensaatti (BEC); Fermi-kondensaatti ja supersankka.
Aineen tilojen ominaisuudet riippuvat hiukkasten välisestä vetovoimasta ja niiden liikkuvuudesta. Lämpötila ja / tai paine ovat tekijöitä, jotka vaikuttavat siihen, miten nämä hiukkaset ryhmittyvät yhteen ja miten ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.
Kun lämpötila- ja / tai painemuuttujissa tapahtuu mielekkäitä muutoksia, muutokset tapahtuvat aineen tilasta toiseen. Nämä muutokset ovat jähmettyminen, höyrystyminen, sulaminen, sublimaatio, käänteinen sublimaatio, ionisaatio ja deionisaatio.
Seuraavassa esitetään vertaileva taulukko tärkeimmistä aineen perustilojen välisistä eroista:
| Omaisuus |
Kunto | Kunto nestemäinen | Kunto kaasumainen | Kunto plasmatinen |
|---|---|---|---|---|
| Aineen tyyppi | Kiinteä aine | Nesteet, joilla on viskositeettia | Kaasut | Kuumat kaasut (sähkövarauksella) |
| Vetovoima hiukkasten välillä | korkea | Välituote | Lyhyt | Lyhyt |
| Liikkuvuus hiukkasia | Lyhyt | Välituote | korkea | korkea |
| Äänenvoimakkuus | Äänenvoimakkuudella | Äänenvoimakkuudella | Ei äänenvoimakkuutta | Ei äänenvoimakkuutta |
| Muoto | Määritelty | Määrittelemätön | Määrittelemätön | Määrittelemätön |
| Esimerkki | Kivet | Vesi | Vesihöyry | Plasma-tv |
Kiinteä tila
Kiinteä tila on sellainen, jonka koemme kiinteänä aineena, joka vastustaa muodon ja tilavuuden muutoksia. Kiinteässä tilassa hiukkasilla on suurempi vetovoima toisiinsa, mikä vähentää niiden liikkumista ja vuorovaikutuksen mahdollisuuksia. Esimerkiksi: kivet, puu, metalliastiat, lasi, jää ja grafiitti.
kiinteän tilan ominaisuudet He ovat:
- Yksittäisten hiukkasten välinen vetovoima on suurempi kuin erottumisen aiheuttava energia.
- Hiukkaset lukkiutuvat asentoonsa rajoittamalla tärinäenergiaa.
- Se säilyttää muodonsa ja tilavuutensa.
Nestemäinen tila
Nestemäinen tila vastaa nesteitä, joiden tilavuus on vakio, mutta sopeutuu säiliön muotoon. Esimerkiksi: vesi, kylmät juomat, öljy ja sylki.
nestemäisen tilan ominaisuudet He ovat:
- Hiukkaset houkuttelevat toisiaan, mutta etäisyys on suurempi kuin kiinteissä aineissa.
- Hiukkaset ovat dynaamisempia kuin kiinteät aineet, mutta vakaammat kuin kaasut.
- Sen tilavuus on vakio.
- Sen muoto on määrittelemätön. Siksi neste ottaa astiansa muodon.
Kaasumainen tila
Kaasumainen tila vastaa kaasuja. Teknisesti se määritellään ryhmäksi hiukkasia, joilla on vähän vetovoimaa toisiinsa ja jotka törmätessään toisiinsa laajenevat avaruudessa. Esimerkiksi: vesihöyry, happi (O2) ja maakaasu.
kaasumaisen tilan ominaisuudet He ovat:
- Tiivistää vähemmän hiukkasia kuin kiinteät aineet ja nesteet.
- Hiukkasilla ei ole juurikaan vetovoimaa toisiinsa.
- Hiukkaset ovat laajenemassa, joten ne ovat dynaamisempia kuin kiinteät aineet ja kaasut.
- Sillä ei ole varmaa muotoa tai tilavuutta.
Plasmatila
Plasmatila on kaasumaisen kaltainen tila, mutta siinä on sähköisesti varautuneita hiukkasia, toisin sanoen ionisoituja. Siksi ne ovat kuumia kaasuja.
Plasmatilassa oleva aine on hyvin yleistä ulkoavaruudessa ja muodostaa itse asiassa 99% sen havaittavasta aineesta. Plasmatila toistuu kuitenkin luonnollisesti joissakin maanpäällisissä ilmiöissä. Sitä voidaan myös tuottaa keinotekoisesti eri käyttötarkoituksiin.
Esimerkiksi plasmassa on aurinkoa, tähtiä ja sumuja. Sitä esiintyy myös napa-auroreissa, salamoissa ja niin sanotussa San Telmon palossa. Keinotekoisesta tuotannostaan joitain esimerkkejä ovat plasmatelevisiot, loisteputket ja plasmalamput.
plasmatilan ominaisuudet He ovat:
- Siltä puuttuu määritelty muoto ja tilavuus.
- Sen hiukkaset ovat ionisoituja.
- Siltä puuttuu sähkömagneettinen tasapaino.
- Se on hyvä sähköjohdin.
- Se muodostaa säikeitä, kerroksia ja säteitä altistuessaan magneettikentälle.
Se voi kiinnostaa sinua:
- Kiinteä tila
- Nestemäinen tila
- Kaasumainen tila
- Plasmatila
Muutokset asian tiloissa
Aineen tilan muutokset ovat prosesseja, jotka sallivat aineen tilarakenteen muuttua tilasta toiseen. Ne riippuvat ympäristöolosuhteiden, kuten lämpötilan ja / tai paineen, vaihteluista.
Aineen perustilat huomioon ottaen aineen tilan muutokset ovat: jähmettyminen, höyrystyminen, fuusio, sublimaatio, käänteinen sublimaatio, ionisaatio ja deionisaatio.
Sulaminen tai sulaminen. Se on muutos kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan. Se tapahtuu, kun kiinteä aine altistetaan tavallista korkeammille lämpötiloille, kunnes se sulaa. Se tapahtuu, koska korkeat lämpötilat, joille kiintoaine altistetaan, saa hiukkaset erottumaan enemmän ja liikkumaan helpommin.
Kiinteytyminen. Kiinteytyminen on muutos nestemäisestä tilasta kiinteään tilaan. Kun nesteen lämpötila laskee, hiukkaset alkavat lähestyä toisiaan ja niiden välinen liike vähenee. Saatuaan jäätymispisteen ne muuttuvat kiinteäksi aineeksi.
Höyrystys. Höyrystyminen on muutos nestemäisestä tilasta kaasumaiseen tilaan. Se tapahtuu, kun lämpötila nousee järkevällä tavalla, mikä rikkoo hiukkasten välisen vuorovaikutuksen. Tämä aiheuttaa niiden erottumisen ja lisääntyneen liikkeen, mikä aiheuttaa kaasua.
Tiivistyminen. Kondensaatio on muutos kaasumaisesta tilasta nestetilaan. Kun lämpötila laskee ja / tai paine nousee, kaasupartikkelit menettävät jonkin verran liikkuvuuttaan ja tulevat lähemmäksi toisiaan. Tämä likiarvo selittää siirtymisen kaasusta nesteeseen.
Sublimaatio. Sublimointi on muutos kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan käymättä läpi nestemäisen tilan. Sitä esiintyy esimerkiksi naftaleenipalloissa. Näillä aloilla, joita käytetään koiden pitämiseen poissa kaapista, on ominaisuus hiipua itsensä ajan myötä. Tämä tarkoittaa, että ne siirtyvät kiinteästä aineesta kaasumaiseen tilaan käymättä läpi nestemäisen tilan.
Käänteinen sublimaatio. Sitä kutsutaan käänteiseksi sublimaatioksi, regressiiviseksi sublimaatioksi, kerrostumiseksi tai kiteytymiseksi muuttumiseksi kaasumaisesta tilasta kiinteään aineeseen suoraan.
Ionisaatio Ionisointi on muutos kaasusta plasmaksi, joka tapahtuu, kun kaasupartikkeleita ladataan sähköisesti, mikä on mahdollista, kun kaasua kuumennetaan.
Deionisaatio Deionisaatio koostuu siirtymisestä plasmatilasta kaasumaiseen tilaan. Siksi se on päinvastainen prosessi ionisaatiolle.
Seuraavaksi esitämme taulukon, joka sisältää yhteenvedon aineen muutoksista ja antaa jokaiselle esimerkin.
| Prosessi | Tilan muutos | Esimerkki |
|---|---|---|
| Fuusio | Kiinteä tai nestemäinen. | Sulaa. |
|
Kiinteytyminen | Nestemäinen kiinteä. | Jäätä. |
| Höyrystys | Nestemäinen tai kaasumainen. | Vesihöyry. |
| Tiivistyminen | Kaasumainen tai nestemäinen. | Sade. |
| Sublimaatio | Kiinteä tai kaasumainen. | Kuivajää. |
| Käänteinen sublimaatio | Kaasumainen tai kiinteä aine. | Lumi. |
| Ionisaatio | Kaasumainen plasmaan. | Neonkyltit. |
| Deionisaatio | Plasmaattinen tai kaasumainen. | Tuloksena oleva savu sammuta liekki. |
Se voi kiinnostaa sinua:
- Aineen tilan muutokset
- Haihdutus
- Kiehuu
Aineen uudet tilat
Tällä hetkellä tieteelliset tutkimukset ovat löytäneet uusia aineen aggregaatiotiloja keinotekoisten menettelyjen avulla. Tunnetuimmat perustuvat lämpötilaan, ja ne ovat Bose-Einstein-kondensaatti, fermioninen kondensaatti ja supersolid-tila.
Muita teorioita mahdollisista aineen tiloista tutkitaan kuitenkin edelleen, kuten Rydberg-molekyyli, Quantum Hall-tila, fotoninen aine ja pisara.
Bose-Einstein-kondensaatti (BEC)
Bose-Einstein-kondensaatiksi (BEC) kutsuttu tila esiintyy, kun tietyille kaasuille altistetaan lähellä absoluuttista nollaa (-273,15 ° C) olevia lämpötiloja, jolloin saavutetaan sellainen tiheys ja jäätymispiste, että atomeja ei voi liikkua.
Se on aineen tila, joka saavutettiin keinotekoisesti vuonna 1995. Siitä lähtien se tunnetaan myös aineen viidennenä tilana.
Esimerkkinä BEC: stä ovat materiaalit, joilla on suprajohtavuus, toisin sanoen ne voivat siirtää sähköä aiheuttamatta mitään vastusta ja menettämättä energiaa.
tiivistetyn tilan ominaisuudet Bose-Einsteinista ovat:
- Sen hiukkaset ovat bosoneja.
- Se on havaittavissa vain subatomisella tasolla.
- Se esittää suprajohtavuutta (nolla sähköistä vastusta).
- Sen minimienergiatila tunnetaan perustilana.
Syvennä: Bose-Einstein Consensus Status
Fermin kreivi
Fermikondensaatti tai fermionihappokondensaatti on sellainen, jossa aine on superneste, toisin sanoen sillä ei ole mitään viskositeettia. Fermionisen tilan käyttäytyminen on samanlainen kuin aalto eikä hiukkanen. Se liittyy Bose-Einsteinin valtioon.
fermionisen lauhduttimen ominaisuudet He ovat:
- Sen hiukkaset ovat fermioneja (eivätkä bosoneja).
- Se tapahtuu lämpötiloissa, jotka ovat lähellä absoluuttista nollaa.
- Sen vakaus kestää hyvin lyhyen ajan.
Erittäin kiinteä
Yli kiinteä on tila, jossa aine on järjestetty avaruuteen supernesteen ominaisuuksien kanssa. Vasta vuonna 2017 löydettiin selkeät todisteet sen olemassaolosta. Sitä tutkitaan edelleen, samoin kuin muita hypoteettisia tiloja.
Katso myös:
- Aineen ominaisuudet
- Aineen voimakkaat ja laajat ominaisuudet
