Мы рассмотрим пять состояний материи в этой статье. Твердые тела, жидкости, газы, плазма и бозе-эйнштейновские конденсаты (БЭК) - это разные состояния вещества, которые имеют разные физические свойства. Твердые вещества часто являются твердыми, жидкости заполняют контейнеры, а газы окружают нас в воздухе. Каждое из этих состояний также известно как фаза.
Как материя меняется от одного состояния к другому? Элементы и соединения могут переходить из одного состояния в другое при изменении конкретных физических условий. Например, когда температура системы повышается, вещество в системе становится более возбужденным и активным. Если в систему поступает достаточно энергии, может произойти изменение фазы, когда вещество переходит в более активное состояние.
Допустим, у вас есть стакан воды (H 2 O). Когда температура воды повышается, молекулы становятся более возбужденными и отскакивают намного сильнее. Если вы даете жидкой молекуле воды достаточно энергии, она выходит из жидкой фазы и превращается в газ. Дополнительная энергия позволяет молекулам изменять состояния.
Вы когда-нибудь замечали, что можете почувствовать запах обеда из индейки после того, как он начинает нагреваться? Когда энергия молекул внутри индейки нагревается, они уходят как газ. Вы можете чувствовать запах летучих соединений, которые смешиваются в воздухе вокруг вас.
Это о физическом
«Фаза» описывает физическое состояние материи. Ключевое слово, чтобы заметить это «физический». Материя движется только от одной фазы к другой физическими средствами. Если энергия добавляется (повышение температуры) или если энергия забирается (что-то замораживается), вы можете создать физическое изменение.
Изменение давления системы - это еще один способ создать физическое изменение. Если вы поставите стакан с жидкой водой на стол, он просто будет сидеть там. Если вы поместите стакан с водой в вакуумную камеру и снизите давление, вы можете начать наблюдать за кипением воды, когда молекулы воды переходят в газовую фазу.
Когда молекулы переходят из одной фазы в другую, они остаются одним и тем же веществом. Есть вода и пар над кастрюлей с кипящей водой. Этот пар (или газ) может конденсироваться и становиться каплей жидкой воды в более прохладном воздухе. Если вы поместите эту каплю жидкости в морозильник, она превратится в твердый кусочек льда. Независимо от того, в каком физическом состоянии это было, это всегда была вода. Хотя физическое состояние изменилось, химические свойства остались прежними.
С другой стороны, химическое изменение может привести к образованию или разрыву химических связей в молекулах воды (H 2 O). Если бы вы добавили атом углерода (C), вы бы создали формальдегид (H 2 CO). Если бы вы добавили атом кислорода (O), вы бы создали перекись водорода (H 2 O 2). Ни одно новое соединение не имеет ничего общего с исходной молекулой воды. Как правило, изменения в физическом состоянии не приводят к каким-либо химическим изменениям в соединениях.
Примеры состояний материи
Твердые частицы в керамике
Керамические чаши являются отличным примером твердого. Знаете ли вы, что керамические изделия составляют многие предметы, найденные в древних цивилизациях? Керамические материалы обычно изготавливаются из мягкой глины, которая нагревается, а затем медленно охлаждается. Глина становится очень твердой, потому что вода (H 2 O) удаляется и химические связи внутри глины меняются.
Жидкий океан
Вокруг вас много жидкостей. Океаны, озера и реки являются хорошими примерами жидкой воды (H 2 O). Ученые-планетологи ищут другие планеты, которые имеют жидкую воду, но планеты требуют очень специфических условий, чтобы иметь воду, как мы ее знаем.
Газы в воздушных шарах
Воздушные шары технически не газы. Это маленькие кусочки резины. Однако гелий (He) внутри баллона представляет собой газ. Гелий — это благородный газ с очень низкой атомной массой. В своем газообразном состоянии он легче воздуха. Атомы гелия имеют меньшую массу, чем молекулы азота (N 2) и кислорода (O 2), которые заполняют большую часть нашего воздуха. Меньшая масса и легкость помогают воздушным шарам плавать.
Плазма на солнце
Плазма — это высокоэнергетичные газы, которые потеряли свои электроны. Звезды, включая Солнце, покрыты плазмой. Ионы водорода (H) и гелия (He) плавают вокруг Солнца, а их электроны движутся свободно.