Medžiagos būsena prieš materijos fazę
Fizikoje tai, kas turi ramybės masę, gali būti laikoma dalyku; tai substancija visatoje. Tai gali būti mažiausios masės dalelės arba didžiausios žvaigždės visatoje. Mums rūpi medžiaga, kurią sudaro tik 4,6 % visatos, o likusi masė yra dar neaptinkama forma.
Kaip ir energija, materija taip pat gali egzistuoti įvairiomis formomis. Šios formos yra žinomos kaip materijos būsenos. Medžiagos būsenoje atomai ir molekulės gali būti skirtingos konfigūracijos. Tai vadinama fazėmis.
Kas yra materijos fazė?
Vienarūšė heterogeninės sistemos dalis, atskirta skiriamąja riba, yra žinoma kaip fazė. Paprastai tai reiškia tūrį erdvėje, kur visos medžiagos savybės yra vienodos, o fizinės savybės yra skirtingos.
Pavyzdžiui, apsvarstykite vandens virdulio vidų, kai vanduo verda. Vanduo (skystis) užima virdulio dugną ir yra atskirtas virdulio sienelėmis ir viršutiniu vandens paviršiumi. Ir visame šiame regione cheminės ir fizinės savybės yra vienodos. Tiesiai virš vandens paviršiaus plotas užpildytas garų ir oro mišiniu. Šiame regione taip pat virdulio sienelės ir vandens paviršius sukuria atskirą ribą, o savybes visame regione galima laikyti vienodomis. Šiuo atveju verdantis vanduo yra viena fazė, o garų oro mišinys – viena fazė. Taigi ši sistema gali būti laikoma dviejų fazių sistema. Apsvarstykite, kaip vanduo ir benzinas pilamas į skaidrų butelį. Tai taip pat yra dviejų fazių sistema, kurioje du skysčiai yra aiškiai atskirti parašte.
Materijos fazių tyrimas yra svarbus nustatant fizines medžiagos savybes po transformacijų. Procesų metu gali įvykti fazių perėjimai, o perėjimus galima pavaizduoti fazių diagrama. Fazių diagrama yra diagrama, rodanti, kaip skirtingos fazės gali atsirasti skirtingomis pusiausvyros sąlygomis. Kai daugiafazės sistemos sudėtis išlieka nepakitusi, sakoma, kad ji yra fazių pusiausvyroje.
Kas yra materijos būklė?
Skirtingos materijos formos įvairiose fazėse laikomos materijos būsena. Trys klasikinės medžiagos būsenos yra kieta, skysta ir dujinė.
Kietose ir skysčiuose tarpmolekulinės jėgos yra stiprios ir laikomos kondensuotomis būsenomis. Kietosios medžiagos turi stipriausias tarpmolekulines jėgas; todėl konstrukciją šios jėgos stipriai laiko kartu. Todėl kietojo kūno forma nekinta.
Skysčiuose tarpmolekulinės jėgos yra gana silpnos; todėl jie vidutiniškai laikomi kartu. Ir molekulės gali slysti viena pro kitą, tačiau jėgos yra pakankamai stiprios, kad neleistų joms pabėgti. Dujose tarpmolekulinės jėgos yra tokios silpnos, kad jos yra labai lengvai laikomos kartu. Ir jie gali slysti vienas pro kitą ir visiškai užimti įdėtą tūrį.
Medžiagos būsena keičiasi priklausomai nuo vidinės energijos lygio ir temperatūros, kuri yra vidinės energijos rodiklis. Esant aukštesnei temperatūrai, molekulių vibracijos yra stiprios, todėl jos konkuruoja su tarpmolekulinėmis jėgomis, kad atsilaisvintų nuo jungčių. Kietose medžiagose vidinė energija yra mažesnė, o kai vidinė energija padidėja tam tikru lygiu, ryšiai atsilaisvina, o kietas ledas taps skystas. Toliau didėjant vidinei energijai / temperatūrai, skystis virs dujomis.
Plazma taip pat laikoma fizine materijos būsena, kai dujų elektronai yra pašalinami, o elektronų ir branduolių energijos lygis yra labai aukštas. Dauguma materijos visatoje yra tokios formos; didžiuliuose debesyse tarp žvaigždžių, vadinamuose tarpžvaigždiniais debesimis, ir žvaigždėse, kur generuojama šiluma jas paverčia plazma.
Stiklas ir skystieji kristalai fizikoje taip pat laikomi atskiromis būsenomis. O esant labai žemai temperatūrai, medžiaga sudaro skirtingas būsenas kaip superskysčiai ir Bose-Einstein kondensatai. Ekstremaliais atvejais juodosios skylės taip pat laikomos kita materijos būsena, kurios tikslių fizinių savybių nežinome.
Kuo skiriasi medžiagos būsena ir medžiagos fazė?
• Fazė yra vienodų cheminių ir fizinių savybių regionas, atskirtas atskiromis ribomis.
• Medžiagos būsenos yra formos, kuriose gali egzistuoti skirtingos fazės. Kietoji, skystoji ir dujinė medžiaga yra labiausiai paplitusios Žemės materijos būsenos.
• Vienoje materijos būsenoje gali egzistuoti daugybė fazių formų. Pavyzdžiui, apsvarstykite butelį su benzinu ir vandeniu. Abi yra skystos būsenos, tačiau skirtingos fazės. Ta pati koncepcija gali būti taikoma kietosioms medžiagoms, nors dujos paprastai tai pažeidžia, bet ne aiškiai.
