Наверняка со школы всем известно, что бывает 4 агрегатных состояния вещества - твёрдое, жидкое, газообразное и плазма. Последнее известно вам многим, хотя и не все представляют, что это такое. Но ведь агрегатных состояний куда больше!
Основных, самых распространённых, пять. Но если учитывать все необычные состояния веществ, то получится около 15. Итак, в каких же формах бывает вещество?
P.S. твёрдое, жидкое и газообразное я описывать не буду - вы все про них знаете🙃
Плазма
Четвёртое агрегатное состояние, про которое знает большинство людей. Это состояние образуется при нагревании газа. Когда температуры очень высокие, некоторые электроны отсоединяются от своих ядер и начинают хаотично летать среди газового облака - настолько много стало у них энергии. Образуется так называемый ионизированный газ.
Плазма, в отличие от газа, отлично проводит электрический ток - поэтому её используют, к примеру, в газоразрядных лампах. А получают её очень просто - либо нагревом свыше 1 миллиона градусов, либо пропусканием электрического тока.
Кстати, плазму применяют и в сварке - плазменная сварка начинает использоваться повсеместно и её можно сделать чуть ли не своими руками!
Конденсат Бозе-Эйнштейна
Если можно очень сильно нагреть вещество, почему его нельзя очень сильно охладить? Ответ на этот вопрос даёт абсолютный ноль - значение температуры в -273,15 °C или 0 К (Кельвинов). При этой температуре у любых частиц пропадает вся кинетическая энергия и молекулы перестают двигаться. Тем не менее, абсолютный ноль недостижим, так как даже при отсутствии энергии атомы продолжают колебаться - это происходит из-за особенностей квантового мира.
Но если мы будем очень близко подходить к значению абсолютного нуля, то получим Конденсат Бозе-Эйнштейна - агрегатное состояние вещества, когда квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. До сих пор это состояние изучено крайне мало, но тем не менее, мы смогли заморозить даже свет! Учёные сумели охладить пучок фотонов до 0.0000001 К, и при этом они начали себя вести как одна громадная волна.
Аморфные вещества
Итак, аморфные тела находятся между твёрдыми и жидкими веществами. у них есть кристаллическая решётка (как у углерода или кремния), но она не является строго упорядоченной, а имеет достаточно пространства для того, чтобы "плавать" (как это делают молекулы воды).
Самым известным примером аморфного тела является стекло. И хотя на бытовом уровне разница между ним и стеной из кремния незаметна, это всё же абсолютно разные состояния - нужно лишь посмотреть в микроскоп!
Кстати, то, что стекло стекает со временем вниз - это миф. Старые стёкла, обладающие такой особенностью, просто страдали от несовершенств изготовления стёкол в прошлом. Можете проверить этот миф на современных стёклах - хоть 1000 лет смотрите на них, ничего не увидите :)
Сверхтекучие жидкости
Эта особенность начинает проявляться при приближении к абсолютному нулю. Когда учёные охлаждали гелий, то заметили, что в какой-то момент времени он становится настолько текучим, что чуть ли не нарушает законы гравитации и поверхностного натяжения и ползёт вверх по стенкам пробирки!
Второе замечательное свойство этих жидкостей - это сверхпроводимость. То есть неважно, какого объёма была бы жидкость. Нагрей её в одном месте - и она моментально распределит всё тепло в своём объёме и передаст его в другую точку!
Кстати, некоторые конденсаты Бозе-Эйнштейна обладают теми же свойствами. И всё же это два разных агрегатных состояния.
Вырожденный газ
Отправляемся в космос! Здесь могут быть просто дикие формы материи. Вы же знаете, как образуются чёрные дыры? Когда масса звезды очень большая, а её радиус, напротив, очень мал, то вещество начинает сжиматься, пока не коллапсирует (очень быстро сжимается) в чёрную дыру. Из неё уже ничто не сможет вырваться...
Мы не знаем, из чего состоят чёрные дыры. Но мы знаем, что вещество предколлапсирующей звезды - это электронно-вырожденный газ, когда гравитация пытается "опустить" электроны с высших слоёв на низшие, а сами электроны этого сделать не дают.
Любопытно ещё вещество, из которого состоят нейтронные звёзды. Как понятно из названия, эти звёзды состоят целиком из нейтронов, что очень и очень ненормально... Как раз эту ненормальность и называют нейтронно-вырожденным веществом
Фотонное вещество
Помните, вам говорили, что частицы света, фотоны, не имеют массу? Забудьте. Тут физики из MIT и Гарварда научились замедлять фотоны настолько, что они начинают обмениваться энергией между собой и даже формировать "молекулы света"!
На самом деле фотоны остаются безмассовыми и молекула света выглядит молекулой просто внешне. Хотя это свойство можно будет использовать в будущих изобретениях - к примеру, в световых мечах, которые до этого момента казались детской мечтой.
Кварк-глюонная плазма
Теперь прыгнем назад во времени - в самое начало, на 13.8 миллиарда световых лет. После Большого взрыва не было звёзд и планет, не было молекул и атомов, даже электронов, протонов и нейтронов. Вся материя существовала в форме кварков (частичек материи) и глюонов (переносчиков взаимодействий между кварками). Температура там была настолько огромной, что наши законы физики попросту не работали при ней! Все частицы двигались со скоростью света, и этому бульону потребовалось долгое время, чтобы остыть.
Кстати, кварк-глюонная плазма существует не только в наших теориях - учёные смогли получить её на Большом Адронном Коллайдере и узнали много интересного про её свойства.
Множество других состояний
Существуют также и другие - тёмная материя и тёмная энергия, металлы Яна-Теллера, глазма, кварковая материя и многие другие. Но те, про которые вы прочитали, являются основными, поэтому их стоит знать.
Итак, на вопрос "сколько всего агрегатных состояний" вы можете сказать "около 15". А можете привести в пример только 5 - большинство учёных придерживаются именно этой цифры :)
Понравилась статья? Ставьте палец вверх и подписывайтесь на мой канал - там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое. Читайте меня в телеграме (Будни Учёного 2.0) и в Яндекс.Дзене (Мир науки)!
