Aineen määritelmän tila

Fysiikka ja kemia sekä opiskelevat ainetta, energiaa että niiden vuorovaikutusta. Termodynamiikan laista tutkijat tietävät, että aine voi muuttaa tiloja ja järjestelmän aineen ja energian summa on vakio. Kun energiaa lisätään tai poistetaan aineesta, sen tila muuttuu muodostaen a aineen tila. Aineen tila määritellään yhdeksi tavasta, jolla asia voi olla vuorovaikutuksessa itsensä kanssa muodostaen homogeenisen vaihe.

Lauseita "aineen tila" ja "aineen vaihe" käytetään vastaavasti. Suurimmaksi osaksi tämä on hienoa. Teknisesti järjestelmä voi sisältää useita vaiheita samassa tilassa. Esimerkiksi terästanko (kiinteä aine) voi sisältää ferriittiä, sementtiä ja austeniittia. Öljyn ja etikan (neste) seos sisältää kaksi erillistä nestefaasia.

Arkielämässä on neljä vaiheen ainetta: kuiva-aine, nesteet, kaasutja plasma. Useita muita aineen tiloja on kuitenkin löydetty. Jotkut näistä muista tiloista esiintyvät kahden aineen tilan välillä, kun aineella ei todellakaan ole kummankaan tilan ominaisuuksia. Toiset ovat eksoottisimpia. Tämä on luettelo eräistä ainetiloista ja niiden ominaisuuksista:

vankka: Kiinteä aine on määritelty muoto ja tilavuus. Kiinteän aineen hiukkaset on pakattu hyvin lähekkäin ja kiinnitetty tilattuun järjestelyyn. Järjestely voidaan tilata riittävästi kiteen (esim. NaCl- tai pöytäsuolakide, kvartsi) muodostamiseksi tai järjestely voi olla epäjärjestyksessä tai amorfinen (esim. Vaha, puuvilla, ikkunalasi).

neste: Nesteellä on määritelty tilavuus, mutta siitä puuttuu määritelty muoto. Nesteen hiukkasia ei ole pakattu yhtä lähelle toisiaan kuin kiinteään aineeseen, jolloin ne voivat liukua toisiaan vasten. Esimerkkejä nesteistä ovat vesi, öljy ja alkoholi.

Kaasu: Kaasulla puuttuu joko määritelty muoto tai tilavuus. Kaasuhiukkaset erotetaan toisistaan ​​laajasti. Esimerkkejä kaasuista ovat ilma ja ilmapalloissa oleva helium.

plasma: Plasmasta, kuten kaasusta, puuttuu määritelty muoto tai tilavuus. Plasman hiukkaset ovat kuitenkin sähköisesti varautuneita ja erotetaan toisistaan ​​suurilla eroilla. Esimerkkejä plasmasta sisältää salama ja aurora.

Lasi: Lasi on amorfinen kiinteä aine välituote kiteisen hilan ja nesteen välillä. Sitä pidetään toisinaan erillisenä ainetilana, koska sillä on kiinteistä tai nesteistä erilliset ominaisuudet ja koska se on metastabiilissa tilassa.

supraneste: Superneste on toinen nestemäinen tila, joka tapahtuu lähellä absoluuttinen nolla. Toisin kuin normaali neste, supernesteellä on nolla viskositeetti.

Bose-Einsteinin kondensaatti: A Bose-Einstein -kondensaatti voidaan kutsua viideksi aineen tilaksi. Bose-Einstein -kondensaatissa ainepartikkelit lakkaavat käyttäytymästä erillisinä kokonaisuuksina ja niitä voidaan kuvata yhdellä aaltofunktiona.

Fermioninen kondensaatti: Kuten Bose-Einstein-kondensaatti, fermionisen kondensaatin hiukkasia voidaan kuvata yhdellä yhtenäisellä aaltofunktiona. Ero on kondensaatti, jonka muodostavat fermionit. Pauli-poissulkemisperiaatteen takia fermioneilla ei voi olla sama kvanttila, mutta tässä tapauksessa fermioniparit käyttäytyvät bosoneina.

Dropleton: Tämä on elektronien ja reikien "kvanttisumu", jotka virtaavat paljon kuin neste.

Rappeutunut asia: Degeneroitunut aine on oikeastaan ​​kokoelma eksoottisia ainetiloja, jotka esiintyvät erittäin korkeassa paineessa (esim. Tähtiytimissä tai massiivisissa planeetoissa, kuten Jupiterissa). Termi "rappeutunut" johtuu tavasta, jolla aine voi esiintyä kahdessa tilassa, joissa on sama energia, mikä tekee niistä keskenään vaihdettavia.

Gravitaatioperusteisuus: Yksittäisyys, kuten mustan aukon keskellä, on ei aineen tila. Sitä on kuitenkin huomattava, koska se on massan ja energian muodostama "esine", josta puuttuu aine.

Aine voi muuttaa tiloja, kun energiaa lisätään tai poistetaan järjestelmästä. Yleensä tämä energia syntyy paineen tai lämpötilan muutoksista. Kun aine muuttuu, se suoritetaan a vaihesiirto tai vaihemuutos.

• Goodstein, D. L. (1985). Aineen tilat. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; et ai. (1997). "Supernesteet ja ylijäämät turhautuneissa kaksidimensionaalisissa hiiloissa". Fyysinen arviointi B. 55 (5): 3104. doi:10,1103 / PhysRevB.55.3104
• Sutton, A. P. (1993). Materiaalien sähköinen rakenne. Oxford Science Publications. ss. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (22. kesäkuuta 2005) MIT-fyysikot luovat uuden asian muodon. MIT-uutiset.
• Wahab, M.A. (2005). Kiinteän olomuodon fysiikka: Materiaalien rakenne ja ominaisuudet. Alfa Tiede. ss. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.