Materijos būsena vs materijos fazė
Fizikoje tai, kas turi poilsio masę, gali būti laikoma dalyku; tai yra visatos medžiaga. Tai gali būti mažiausios masės turinčios dalelės arba didžiausios žvaigždės visatoje. Mums rūpimas dalykas, kurį sudaro tik 4,6% visatos, o likusi masė yra dar neaptinkama.
Kaip ir energija, materija taip pat gali egzistuoti įvairiomis formomis. Šios formos yra žinomos kaip materijos būsenos. Medžiagos būsenoje atomai ir molekulės gali būti skirtingų konfigūracijų. Tai vadinama fazėmis.
Kas yra materijos fazė?
Homogeninė nevienalytės sistemos dalis, atskirta skiriama riba, yra žinoma kaip fazė. Paprastai tai reiškia tūrį erdvėje, kur visos materijos savybės yra vienodos, o fizinės savybės yra skirtingos.
Pavyzdžiui, apsvarstykite vandens virdulio vidų, kai vanduo verda. Vanduo (skystis) užima apatinę virdulio sritį, atskiriamas virdulio sienelėmis ir viršutiniu vandens paviršiumi. Šiame regione cheminės ir fizinės savybės yra vienodos. Tiesiog virš vandens paviršiaus plotas užpildomas garų ir oro mišiniu. Šiame regione virdulio sienos ir vandens paviršius sukuria atskirą ribą, o savybes visame regione galima laikyti vienodomis. Šiuo atveju verdantis vanduo yra viena fazė, o garo oro mišinys yra viena fazė. Taigi ši sistema gali būti laikoma dviejų fazių sistema. Apsvarstykite vandenį ir benziną, supiltą į skaidrų butelį. Tai taip pat yra dviejų fazių sistema, kai du skysčiai yra aiškiai atskirti paraštėmis.
Medžiagos fazių tyrimas yra svarbus nustatant fizikines medžiagos savybes po transformacijų. Procesų metu gali įvykti fazių perėjimai, o perėjimus galima parodyti fazių diagrama. Fazių diagrama yra diagrama, rodanti, kaip skirtingos pusiausvyros sąlygomis gali vykti skirtingos fazės. Kai daugiafazės sistemos sudėtis lieka nepakitusi, sakoma, kad ji yra pusiausvyros fazėje.
Kas yra materijos būsena?
Skirtingos materijos formos įvairiomis fazėmis gali būti laikomos materijos būsena. Trys klasikinės materijos būsenos yra kietos, skystos ir dujinės.
Kietosiose medžiagose ir skysčiuose tarpmolekulinės jėgos yra stiprios ir laikomos kondensuotomis būsenomis. Kietosios medžiagos turi stipriausias tarpmolekulines jėgas; todėl šios jėgos tvirtai laikosi struktūros. Todėl kietosios medžiagos forma nesikeičia.
Skysčiuose tarpmolekulinės jėgos yra palyginti silpnos; todėl jie saikingai laikosi kartu. Ir molekulės gali slinkti viena kitai, tačiau jėgos yra pakankamai stiprios, kad neleistų joms pabėgti. Dujose tarpmolekulinės jėgos yra silpnos tokiu lygiu, kad jos labai lengvai laikosi kartu. Jie gali slinkti vienas šalia kito ir visiškai užimti jų įdėtą tūrį.
Materija keičia būseną priklausomai nuo jų vidinio energijos lygio ir temperatūros, kuri yra vidinės energijos rodiklis. Aukštesnėje temperatūroje vibracijos molekulėse yra stiprios, kad jos konkuruoja su tarpmolekulinėmis jėgomis, kad išsiskirtų iš ryšių. Kietųjų medžiagų vidinė energija yra mažesnė, o padidinus vidinę energiją tam tikrame lygyje, ryšiai atsilaisvina, o kietasis ledas taps skystas. Toliau padidėjus vidinei energijai / temperatūrai, skystis virs dujomis.
Plazma taip pat laikoma fizine materijos būsena, kai pašalinami dujų elektronai, o ir elektronų, ir branduolių energijos lygis yra labai aukštas. Didžioji dalis visatos materijos yra tokia forma; didžiuliuose debesyse tarp žvaigždžių, vadinamų tarpžvaigždiniais debesimis, ir žvaigždėse, kur susidariusi šiluma juos paverčia plazma.
Stiklas ir skystieji kristalai fizikoje taip pat laikomi atskiromis būsenomis. Esant labai žemai temperatūrai, medžiaga sudaro skirtingas būsenas kaip super skysčiai ir Bose-Einšteino kondensatai. Kraštutiniais atvejais juodosios skylės taip pat laikomos kita materijos būsena, kurios fizinių savybių tiksliai nežinome.
Kuo skiriasi materijos būsena ir materijos fazė?
• Fazė yra sritis, turinti vienodas chemines ir fizines savybes ir atskirta atskiromis ribomis.
• Materijos būsenos yra formos, kuriomis gali egzistuoti skirtingos fazės. Kietos, skystos ir dujos yra labiausiai paplitusios materijos būsenos žemėje.
• Vienoje materijos būsenoje gali egzistuoti daugybė fazių formų. Pavyzdžiui, apsvarstykite butelį su benzinu ir vandeniu. Abi yra skystos būsenos, tačiau skirtingose fazėse. Ta pati koncepcija gali būti taikoma ir kietosioms medžiagoms, nors dujos linkusios tai pažeisti, bet ne aiškiai.
