Matērijas stāvoklis vs matērijas fāze
Fizikā kaut ko tādu, kam ir atpūtas masa, var uzskatīt par lietu; tā ir viela Visumā. Tās var būt vai nu mazākās daļiņas ar masu, vai lielākās zvaigznes Visumā. Jautājums, par kuru mūs uztrauc tikai 4,6% Visuma, un pārējā masa atrodas vēl nenosakāmās formās.
Tāpat kā enerģija, arī matērija var pastāvēt dažādos veidos. Šīs formas ir pazīstamas kā matērijas stāvokļi. Matērijas stāvoklī atomiem un molekulām var būt dažādas konfigurācijas. Tie ir pazīstami kā fāzes.
Kas ir matērijas fāze?
Heterogēnas sistēmas viendabīgā daļa, kas atdalīta ar atšķiramu robežu, ir pazīstama kā fāze. Tas parasti attiecas uz apjomu telpā, kur visas vielas īpašības ir vienādas un fizikālās īpašības ir atšķirīgas.
Piemēram, apsveriet ūdens tējkannas iekšpusi, kad ūdens vārās. Ūdens (šķidrums) aizņem tējkannas apakšējo daļu, un to atdala tējkannas sienas un augšējā ūdens virsma. Un visā šajā reģionā ķīmiskās un fizikālās īpašības ir vienādas. Tieši virs ūdens virsmas laukums ir piepildīts ar tvaika un gaisa maisījumu. Arī šajā reģionā tējkannas sienas un ūdens virsma rada atšķiramu robežu, un īpašības visā reģionā var uzskatīt par vienveidīgām. Šajā gadījumā verdošs ūdens ir viena fāze, un tvaika gaisa maisījums ir viena fāze. Tātad šo sistēmu var uzskatīt par divfāžu sistēmu. Apsveriet ūdeni un benzīnu, kas ielej caurspīdīgā pudelē. Šī ir arī divfāžu sistēma, kur abi šķidrumi ir skaidri nodalīti ar starpību.
Vielas fāžu izpēte ir svarīga, nosakot vielas fizikālās īpašības pēc transformācijām. Procesu laikā var notikt fāžu pārejas, un pārejas var attēlot ar fāžu diagrammu. Fāžu diagramma ir diagramma, kas parāda, kā atšķirīgas fāzes var notikt dažādos līdzsvara apstākļos. Kad daudzfāžu sistēmas sastāvs paliek nemainīgs, tiek uzskatīts, ka tas ir fāžu līdzsvara stāvoklī.
Kas ir matērijas stāvoklis?
Atsevišķās formas, kuras var rasties dažādās fāzēs, tiek uzskatītas par matērijas stāvokli. Trīs klasiskās vielas ir cietas, šķidras un gāzes.
Cietās vielās un šķidrumos starpmolekulārie spēki ir spēcīgi un tiek uzskatīti par kondensētiem stāvokļiem. Cietām vielām ir visspēcīgākie starpmolekulārie spēki; tāpēc šie spēki struktūru cieši tur kopā. Tāpēc cietās vielas forma nemainās.
Šķidrumos starpmolekulārie spēki ir salīdzinoši vāji; tāpēc viņi tiek mēreni turēti kopā. Un molekulas var slīdēt garām viena otrai, bet spēki ir pietiekami spēcīgi, lai neļautu tām aizbēgt. Gāzēs starpmolekulārie spēki ir vāji tādā līmenī, ka tie tiek ļoti viegli turēti kopā. Un viņi var slīdēt garām viens otram un pilnībā aizņem skaļumu, kurā tie ir ievietoti.
Matērija maina stāvokli atkarībā no to iekšējā enerģijas līmeņa un temperatūras, kas ir iekšējās enerģijas rādītājs. Augstākā temperatūrā vibrācijas molekulās ir spēcīgas, ka tās konkurē ar starpmolekulāriem spēkiem, lai atbrīvotos no saitēm. Cietās vielās iekšējā enerģija ir mazāka, un, palielinot iekšējo enerģiju noteiktā līmenī, saites atbrīvojas, un cietais ledus kļūs šķidrs. Turpmāk palielinot iekšējo enerģiju / temperatūru, šķidrums pārveidosies par gāzi.
Plazma tiek uzskatīta arī par vielas fizikālo stāvokli, kur gāzes elektroni tiek noņemti, un gan elektrons, gan kodoli atrodas ļoti augstā enerģijas līmenī. Lielākā daļa matērijas Visumā ir šajā formā; plašajos mākoņos starp zvaigznēm, ko sauc par starpzvaigžņu mākoņiem, un zvaigznēs, kur radītais siltums tos pārvērš par plazmu.
Stiklu un šķidros kristālus fizikā uzskata arī par atsevišķiem stāvokļiem. Un ļoti zemā temperatūrā matērija veido dažādus stāvokļus kā superšķidrumi un Bose-Einšteina kondensāti. Ārkārtējos gadījumos melnos caurumus uzskata arī par citu matērijas stāvokli, par kuru precīzas fizikālās īpašības mēs nezinām.
Kāda ir atšķirība starp matērijas stāvokli un matērijas fāzi?
• Fāze ir reģions ar vienādām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām, un to atdala ar atšķiramām robežām.
• matērijas stāvokļi ir formas, kurās var pastāvēt dažādas fāzes. Cietie, šķidrie un gāzveida materiāli uz zemes ir visizplatītākie.
• Vienā matērijas stāvoklī var pastāvēt dažādas fāžu formas. Piemēram, ņemiet vērā pudeli ar benzīnu un ūdeni. Abi ir šķidrā stāvoklī, bet dažādās fāzēs. To pašu jēdzienu var attiecināt arī uz cietām vielām, kaut arī gāzes parasti to pārkāpj, bet ne tieši.
