Materiālu definīcijas stāvoklis

Fizika un ķīmija izpēta gan matēriju, gan enerģiju, gan to mijiedarbību. No termodinamikas likumiem zinātnieki zina, ka matērija var mainīt stāvokļus, un sistēmas matērijas un enerģijas summa ir nemainīga. Kad matērijai tiek pievienota vai noņemta enerģija, tā mainās stāvoklī, veidojot a matērijas stāvoklis. Matērijas stāvoklis tiek definēts kā viens no veidiem, kā matērija var mijiedarboties ar sevi, veidojot viendabīgu fāze.

Frāzes "matērijas stāvoklis" un "matērijas fāze" tiek lietotas savstarpēji aizstājot. Lielākoties tas ir labi. Tehniski sistēma var saturēt vairākas fāzes tajā pašā matērijas stāvoklī. Piemēram, tērauda stienī (cieta viela) var būt ferīts, cementīts un austenīts. Eļļas un etiķa (šķidruma) maisījums satur divas atsevišķas šķidruma fāzes.

Ikdienā pastāv četras matērijas fāzes: cietās vielas, šķidrumi, gāzes, un plazma. Tomēr ir atklāti vairāki citi matērijas stāvokļi. Daži no šiem citiem stāvokļiem rodas uz robežas starp diviem matērijas stāvokļiem, kad vielai īsti nav neviena stāvokļa īpašības. Citi ir eksotiskākie. Šis ir dažu matērijas stāvokļu un to īpašību saraksts:

Ciets: Cietai vielai ir noteikta forma un tilpums. Cietās daļiņas ir iesaiņotas ļoti cieši kopā, tās ir sakārtotas secībā. Izkārtojums var būt pietiekami pasūtīts, lai veidotu kristālu (piemēram, NaCl vai galda sāls kristāls, kvarcs), vai arī izkārtojums var būt nesakārtots vai amorfs (piemēram, vasks, kokvilna, logu stikls).

Šķidrums: Šķidrumam ir noteikts tilpums, bet tam nav noteiktas formas. Daļiņas šķidrumā nav iesaiņotas tik cieši kopā kā cietā stāvoklī, ļaujot tām slīdēt viena pret otru. Šķidrumu piemēri ir ūdens, eļļa un alkohols.

Gāze: Gāzei trūkst noteiktas formas vai tilpuma. Gāzes daļiņas ir plaši atdalītas. Gāzu piemēri ir gaiss un hēlijs balonā.

Plazma: Tāpat kā gāzei, plazmai nav noteiktas formas vai tilpuma. Tomēr plazmas daļiņas ir elektriski lādētas, un tās atdala milzīgas atšķirības. Plazmas piemēri ietver zibens un aurora.

Stikls: Glāze ir amorfs ciets starpprodukts starp kristālisku režģi un šķidrumu. Dažreiz to uzskata par atsevišķu matērijas stāvokli, jo tam ir īpašības, kas atšķiras no cietām vielām vai šķidrumiem, un tāpēc, ka tas pastāv metastabilā stāvoklī.

Superfluids: Superfluīds ir otrs šķidruma stāvoklis, kas rodas tuvu absolūtā nulle. Atšķirībā no parastā šķidruma, superfluīdam ir nulle viskozitāte.

Bose-Einšteina kondensāts: A Bose-Einšteina kondensāts var saukt par piekto matērijas stāvokli. Bose-Einšteina kondensātā matērijas daļiņas pārstāj darboties kā atsevišķas entītijas, un tās var raksturot ar vienu viļņa funkciju.

Fermioniskais kondensātsLīdzīgi kā Bose-Einšteina kondensāts, arī fermioniskā kondensāta daļiņas var raksturot ar vienotu viļņu funkciju. Atšķirība ir tāda, ka kondensātu veido fermioni. Pauli izslēgšanas principa dēļ fermioniem nevar būt vienāds kvantu stāvoklis, taču šajā gadījumā fermionu pāri uzvedas kā bozoni.

Dropleton: Šī ir elektronu un caurumu "kvantu migla", kas plūst līdzīgi šķidrumam.

Deģenerātu jautājums: Deģenerēta matērija faktiski ir eksotisku matērijas stāvokļu kolekcija, kas rodas ārkārtīgi augstā spiedienā (piemēram, zvaigžņu kodolos vai tādās masīvās planētās kā Jupiters). Termins "deģenerāts" rodas no tā, kā matērija var pastāvēt divos stāvokļos ar vienādu enerģiju, padarot tos savstarpēji aizvietojamus.

Gravitācijas singularitāte: Atsevišķība, tāpat kā melnā cauruma centrā, ir nē matērijas stāvoklis. Tomēr tas jāatzīmē, jo tas ir "objekts", ko veido masa un enerģija, kam trūkst matērijas.

Materiāls var mainīt stāvokļus, kad enerģija tiek pievienota vai noņemta no sistēmas. Parasti šī enerģija rodas spiediena vai temperatūras izmaiņu rezultātā. Mainot stāvokļus, tas tiek pakļauts a fāzes pāreja vai fāzes maiņa.

• Goodstein, D L. (1985). Agregātstāvokļi. Dovers Fīnikss. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; un citi. (1997). "Superfluīdi un superslāņi uz neapmierinātām divdimensiju režģiem". Fiziskā pārbaude B. 55 (5): 3104. doi:10.1103 / PhysRevB.55.3104
• Suttons, Ā. Lpp. (1993). Materiālu elektroniskā uzbūve. Oksfordas zinātniskās publikācijas. lpp. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (2005. gada 22. jūnijs) MIT fiziķi rada jaunu lietu formu. MIT ziņas.
• Vahabs, M. A. (2005). Cietvielu fizika: materiālu struktūra un īpašības. Alfa zinātne. lpp. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.