Dzielić:
5 stanów agregacji materialnej
The stany agregacji materii są one związane z faktem, że może istnieć w różnych stanach, w zależności od gęstości wykazywanej przez cząsteczki, które go tworzą. Nauka fizyki to taka, która odpowiada za badanie natury i właściwości materii i energii we wszechświecie.
Pojęcie materii definiuje się jako wszystko, co tworzy wszechświat (atomy, molekuły i jony), które tworzą wszystkie istniejące struktury fizyczne. Tradycyjne badania naukowe dały kompletne stany agregacji materii, jak te przedstawione w trzech znanych: ciałach stałych, płynnych lub gazowych.
Istnieją jednak dwie kolejne fazy, które zostały określone później, pozwalające na ich sklasyfikowanie jako takie i dodanie ich do trzech oryginalnych stanów (tak zwana plazma i kondensat Bosego-Einsteina).
Reprezentują one bardziej rzadkie formy materii niż tradycyjne, ale w odpowiednich warunkach wykazują wewnętrzne i wystarczająco unikalne właściwości, które można sklasyfikować jako stany agregacji.
Indeks
- 1 Stany agregacji materii
- 1.1 Bryła
- 1.2 Ciecz
- 1.3 Gaz
- 1.4 Plazma
- 1.5 Kondensat Bosego-Einsteina
- 2 referencje
Stany agregacji materii
Solidne
Kiedy mówimy o materii w stanie stałym, można ją zdefiniować jako taką, w której tworzące ją cząsteczki są połączone w zwartą formę, pozwalając na bardzo małą przestrzeń między nimi i zapewniając sztywny charakter strukturze tego samego..
W ten sposób materiały w tym stanie agregacji nie przepływają swobodnie (jak ciecze) lub rozszerzają się objętościowo (jak gazy) i dla celów różnych zastosowań są uważane za substancje nieściśliwe.
Ponadto mogą mieć struktury krystaliczne, które są zorganizowane w uporządkowany i regularny lub nieuporządkowany i nieregularny, podobnie jak struktury amorficzne.
W tym sensie ciała stałe niekoniecznie są jednorodne w swojej strukturze, będąc w stanie znaleźć te, które są niejednorodne chemicznie. Mają możliwość bezpośredniego przejścia do stanu ciekłego w procesie fuzji, a także przejścia do gazowego przez sublimację.
Rodzaje ciał stałych
Materiały stałe są podzielone na serię klasyfikacji:
Metale: są to silne i gęste ciała stałe, które zazwyczaj są doskonałymi przewodnikami elektryczności (przez ich wolne elektrony) i ciepłem (przez ich przewodność cieplną). Stanowią one dużą część układu okresowego pierwiastków i mogą być łączone z innym metalem lub niemetalem, tworząc stopy. Według przedmiotowego metalu można je znaleźć naturalnie lub sztucznie wyprodukować.
Minerały
Czy te ciała stałe powstają naturalnie w procesach geologicznych zachodzących pod wysokim ciśnieniem.
Minerały są skatalogowane w taki sposób przez ich strukturę krystaliczną o jednolitych właściwościach i różnią się znacznie pod względem rodzaju w zależności od materiału, z którego mówią i ich pochodzenia. Ten rodzaj bryły jest bardzo często spotykany na całej planecie Ziemi.
Ceramika
Są to ciała stałe, które powstają z substancji nieorganicznych i niemetalicznych, zazwyczaj przez zastosowanie ciepła, i które mają struktury krystaliczne lub półkrystaliczne..
Specjalnością tego rodzaju materiału jest to, że może on rozpraszać wysokie temperatury, uderzenia i wytrzymałość, dzięki czemu jest doskonałym składnikiem zaawansowanych technologii lotniczych, elektronicznych, a nawet wojskowych..
Organiczne ciała stałe
Są to ciała stałe składające się głównie z pierwiastków węglowych i wodorowych, które mogą również posiadać w swojej strukturze cząsteczki azotu, tlenu, fosforu, siarki lub fluorowców..
Substancje te bardzo się różnią, obserwując materiały od naturalnych i sztucznych polimerów po parafinę pochodzącą z węglowodorów.
Materiały kompozytowe
Czy są to stosunkowo nowoczesne materiały, które zostały opracowane przez połączenie dwóch lub więcej ciał stałych, tworząc nową substancję o charakterystyce każdego z jej składników, wykorzystując ich właściwości dla materiału przewyższającego oryginał. Przykłady obejmują żelbet i drewno kompozytowe.
Półprzewodniki
Nazywa się je ze względu na ich rezystywność i przewodność elektryczną, która umieszcza je między metalowymi przewodnikami i niemetalowymi induktorami. Są one często wykorzystywane w dziedzinie nowoczesnej elektroniki i do gromadzenia energii słonecznej.
Nanomateriały
Są solidne pod względem mikroskopijnych rozmiarów, co powoduje, że prezentują właściwości odmienne od ich wersji o większych rozmiarach. Znajdują zastosowania w wyspecjalizowanych dziedzinach nauki i technologii, takich jak magazynowanie energii.
Biomateriały
Są to materiały naturalne i biologiczne o złożonych i unikalnych cechach, odmienne od wszystkich innych ciał stałych ze względu na ich pochodzenie powstałe w ciągu milionów lat ewolucji. Składają się z różnych pierwiastków organicznych i mogą być formowane i reformowane zgodnie z wewnętrznymi cechami, które posiadają.
Ciecz
Nazywa się to cieczą w stanie prawie nieściśliwym, który zajmuje objętość pojemnika, w którym się znajduje.
W przeciwieństwie do ciał stałych, ciecze przepływają swobodnie przez powierzchnię, na której się znajdują, ale nie rozszerzają się jak objętościowe gazy; z tego powodu utrzymują praktycznie stałą gęstość. Mają także zdolność zwilżania lub zwilżania powierzchni, których dotykają, z powodu napięcia powierzchniowego.
Cieczami rządzi właściwość zwana lepkością, która mierzy odporność tego samego na odkształcenie przez cięcie lub ruch.
Zgodnie z jego zachowaniem w odniesieniu do lepkości i odkształcenia, ciecze można klasyfikować do płynów newtonowskich i nienewtonowskich, chociaż ten artykuł nie będzie szczegółowo omawiany..
Ważne jest, aby pamiętać, że są tylko dwa elementy, które są w tym stanie agregacji w normalnych warunkach: brom i rtęć, cez, gal, frans i rubid mogą również łatwo osiągnąć stan ciekły w odpowiednich warunkach.
Mogą przejść do stanu stałego w procesie krzepnięcia, jak również zostać przekształcone w gazy przez gotowanie.
Rodzaje cieczy
W zależności od struktury, płyny są podzielone na pięć typów:
Rozpuszczalniki
Reprezentujące wszystkie te powszechne i nieczęste płyny z tylko jednym rodzajem molekuł w swojej strukturze, rozpuszczalniki to substancje stosowane do rozpuszczania substancji stałych i innych cieczy w nich, tworząc nowe typy cieczy.
Rozwiązania
Czy te ciecze w postaci jednorodnej mieszaniny, które powstały w wyniku połączenia substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, substancją rozpuszczoną może być substancja stała lub inna ciecz.
Emulsje
Są one reprezentowane jako ciecze, które zostały utworzone przez mieszaninę dwóch zazwyczaj niemieszalnych cieczy. Są one obserwowane jako ciecz zawieszona w innej w postaci globulek i można je znaleźć w W / O (woda w oleju) lub O / W (olej w wodzie), w zależności od ich struktury.
Zawieszenia
Zawiesiny to ciecze, w których znajdują się cząstki stałe zawieszone w rozpuszczalniku. Mogą być formowane w naturze, ale są częściej obserwowane w dziedzinie farmacji.
Aerozole
Powstają, gdy gaz przechodzi przez ciecz, a pierwszy jest rozproszony w drugim. Substancje te mają charakter ciekły z cząsteczkami gazowymi i mogą być rozdzielane wraz ze wzrostem temperatury.
Gaz
Jest uważany za gaz do tego stanu materii ściśliwej, w której cząsteczki są znacznie oddzielone i rozproszone, i gdzie rozszerzają się, zajmując objętość pojemnika, w którym są zawarte.
Ponadto istnieje kilka elementów, które są naturalnie w stanie gazowym i mogą wiązać się z innymi substancjami, tworząc mieszaniny gazów.
Gazy mogą być przekształcane bezpośrednio w ciecze w procesie kondensacji i w ciała stałe w wyniku nietypowego procesu osadzania. Ponadto mogą być podgrzewane do bardzo wysokich temperatur lub przepuszczane przez silne pole elektromagnetyczne w celu ich jonizacji, przekształcając je w plazmę.
Ze względu na swoją skomplikowaną naturę i niestabilność w zależności od warunków środowiskowych, właściwości gazów mogą się różnić w zależności od ciśnienia i temperatury, w której się znajdują, więc czasami działają z gazami, zakładając, że są „idealne”.
Rodzaje gazów
Istnieją trzy rodzaje gazów w zależności od ich struktury i pochodzenia, które opisano poniżej:
Naturalne żywiołaki
Są one zdefiniowane jako wszystkie te elementy, które są w stanie gazowym w przyrodzie iw normalnych warunkach, obserwowane zarówno na planecie Ziemi, jak i na innych planetach.
W tym przypadku jako przykład można wymienić tlen, wodór, azot i gazy szlachetne, a także chlor i fluor..
Związki naturalne
Są to gazy, które powstają w naturze w wyniku procesów biologicznych i składają się z dwóch lub więcej elementów. Są one zwykle tworzone przez wodór, tlen i azot, chociaż w bardzo rzadkich przypadkach mogą być również tworzone z gazami szlachetnymi.
Sztuczne
Czy gazy stworzone przez człowieka ze związków naturalnych zostały opracowane w celu zaspokojenia potrzeb, jakie to ma. Niektóre sztuczne gazy, takie jak chlorofluorowęglowodory, środki znieczulające i sterylizatory mogą być bardziej toksyczne lub zanieczyszczające niż wcześniej sądzono, więc istnieją przepisy ograniczające ich masowe stosowanie.
Plazma
Ten stan agregacji materii został po raz pierwszy opisany w latach 20. XX wieku i charakteryzuje się jego nieistnieniem na powierzchni Ziemi.
Pojawia się tylko wtedy, gdy neutralny gaz jest poddawany silnemu polu elektromagnetycznemu, tworząc rodzaj zjonizowanego gazu, który jest wysoce przewodzący dla elektryczności, i który jest również wystarczająco odmienny od innych istniejących stanów agregacji, aby zasługiwał na własną klasyfikację jako stan.
Materia w tym stanie może być dejonizowana, aby ponownie być gazem, ale jest to złożony proces, który wymaga ekstremalnych warunków.
Przypuszcza się, że plazma reprezentuje najbardziej obfity stan materii we wszechświecie; argumenty te opierają się na istnieniu tzw. „ciemnej materii”, zaproponowanej przez fizyków kwantowych, aby wyjaśnić zjawiska grawitacyjne w kosmosie.
Rodzaje plazmy
Istnieją trzy rodzaje plazmy, które są klasyfikowane tylko ze względu na ich pochodzenie; zdarza się to nawet w ramach tej samej klasyfikacji, ponieważ plazmy różnią się między sobą i wiedza, że jedna nie wystarczy, aby wszystko wiedzieć.
Sztuczne
Jest to plazma stworzona przez człowieka, podobnie jak te znalezione wewnątrz ekranów, lamp fluorescencyjnych i neonów oraz w śmigłach rakietowych.
Ziemski
Jest to plazma, która jest formowana w takiej czy innej formie przez Ziemię, dzięki czemu jest jasne, że występuje głównie w atmosferze lub w innych podobnych środowiskach i że nie występuje na powierzchni. Obejmuje błyskawice, wiatr polarny, jonosferę i magnetosferę.
Przestrzeń
To właśnie plazma jest obserwowana w przestrzeni, tworząc struktury o różnych rozmiarach, od kilku metrów do ogromnych przedłużeń lat świetlnych.
Plazma ta jest obserwowana w gwiazdach (w tym w naszym Słońcu), w wietrze słonecznym, międzygwiezdnym i międzygalaktycznym, oprócz mgławic międzygwiezdnych.
Kondensat Bose-Einsteina
Kondensat Bosego-Einsteina jest stosunkowo nową koncepcją. Ma swój początek w roku 1924, kiedy fizycy Albert Einstein i Satyendra Nath Bose przewidzieli jego istnienie w ogólny sposób.
Ten stan materii jest opisany jako rozcieńczony gaz bozonów - cząstek elementarnych lub złożonych, które są związane z byciem nośnikami energii - które zostały schłodzone do temperatur bardzo zbliżonych do zera absolutnego (-273,15 K).
W tych warunkach składowe bozony kondensatu przechodzą do minimalnego stanu kwantowego, co powoduje, że wykazują właściwości unikalnych i szczególnych zjawisk mikroskopowych, które oddzielają je od normalnych gazów.
Cząsteczki kondensatu B-E wykazują cechy nadprzewodnictwa; to znaczy nie ma oporu elektrycznego. Mogą również wykazywać właściwości nadciekłości, co sprawia, że substancja ma zerową lepkość, więc może przepływać bez utraty energii kinetycznej przez tarcie.
Ze względu na niestabilność i krótkie istnienie materii w tym stanie, możliwe zastosowania tych typów związków są nadal badane..
Dlatego też, oprócz zastosowania w badaniach, które próbowały spowolnić prędkość światła, wiele zastosowań tego typu substancji nie zostało osiągniętych. Istnieją jednak przesłanki, że może on pomóc ludzkości w wielu przyszłych funkcjach.
Referencje
- BBC (s.f.). Stany materii. Pobrane z bbc.com
- Learning, L. (s.f.). Klasyfikacja materii. Źródło z course.lumenlearning.com
- LiveScience (s.f.). Stany materii. Źródło z livescience.com
- Uniwersytet, P. (s.f.). Stany materii. Źródło: chem.purdue.edu
- Wikipedia. (s.f.). Stan materii. Źródło z en.wikipedia.org