Definicija stanja materije

Fizika i kemija proučavaju materiju, energiju i interakciju između njih. Iz zakona termodinamike znanstvenici znaju da materija može mijenjati stanja, a zbroj materije i energije sustava je konstantan. Kada se energija dodaje ili ukloni materija, ona mijenja stanje u oblik a stanje materije. Stanje materije je definirano kao jedan od načina na koji stvar može uzajamno djelovati sa sobom i tvoriti homogenu faza.

Izrazi "stanje materije" i "faza materije" upotrebljavaju se naizmjenično. Za većinu je to u redu. Tehnički sustav može sadržavati nekoliko faza istog stanja materije. Na primjer, šipka od čelika (kruta tvar) može sadržavati ferit, cementit i austenit. Mješavina ulja i octa (tekućina) sadrži dvije odvojene tekuće faze.

U svakodnevnom životu postoje četiri faze materije: krutine, tekućine, plinovi, i plazma. Međutim, otkriveno je nekoliko drugih stanja materije. Neka od ovih ostalih stanja nastaju na granici između dva stanja materije u kojoj tvar zapravo ne pokazuje svojstva nijednog stanja. Drugi su najegzotičniji. Ovo je popis nekih stanja materije i njihovih svojstava:

solidan: Čvrsta tvar ima definirani oblik i volumen. Čestice unutar krute tvari složene su vrlo blizu, fiksirane u određeni raspored. Raspored može biti dovoljno naređen da tvori kristal (npr. NaCl ili kristal kuhinjske soli, kvarc) ili raspored može biti neuredan ili amorfan (npr. Vosak, pamuk, prozorsko staklo).

tekući: Tekućina ima definirani volumen, ali nema definirani oblik. Čestice unutar tekućine se ne spajaju toliko blizu kao u krutini, što im omogućuje da klize jedni protiv drugih. Primjeri tekućina uključuju vodu, ulje i alkohol.

Plin: Plin nedostaje definirani oblik ili volumen. Čestice plina su široko odvojene. Primjeri plinova uključuju zrak i helij u balonu.

Plazma: Poput plina, plazmi nedostaje definirani oblik ili volumen. Međutim, čestice plazme su električno nabijene i razdvojene su ogromnim razlikama. Primjeri plazme uključuju munje i auroru.

staklo: Čaša je amorfna krutina međuprodukt između kristalne rešetke i tekućine. Ponekad se smatra zasebnim stanjem materije jer ima svojstva različita od krutih tvari ili tekućina i zbog toga što postoji u metastabilnom stanju.

Supratekući: Suvišna tekućina je drugo tekuće stanje koje se pojavljuje u blizini apsolutna nula. Za razliku od normalne tekućine, superfluid ima nulu viskoznost.

Bose-Einstein kondenzat: A Bose-Einsteinov kondenzat može se nazvati petim stanjem materije. U Bose-Einsteinovom kondenzatu čestice materije se prestaju ponašati kao pojedini entiteti i mogu se opisati jednom valnom funkcijom.

Fermionski kondenzat: Kao Bose-Einsteinov kondenzat, čestice u fermionskom kondenzatu mogu se opisati jednom ujednačenom valnom funkcijom. Razlika je u tome što kondenzat nastaju fermioni. Zbog Paulijevog principa isključenja, fermioni ne mogu dijeliti isto kvantno stanje, no u ovom slučaju se parovi fermiona ponašaju kao bozoni.

Dropleton: Ovo je "kvantna magla" elektrona i rupa koje teku poput tekućine.

Degenerirati materiju: Degenerirana materija je zapravo skup egzotičnih stanja materije koja nastaju pod ekstremno visokim pritiskom (npr. Unutar jezgara zvijezda ili masivnih planeta poput Jupitera). Izraz "degenerirati" proizlazi iz načina na koji materija može postojati u dva stanja s istom energijom, čineći ih izmjenjivim.

Gravitaciona singularnost: Jedinstvenost, kao u središtu crne rupe, je ne stanje materije. Međutim, to ima na umu da je to "objekt" formiran masom i energijom kojoj nedostaju materija.

Materija može mijenjati stanja kada se energija dodaje ili uklanja iz sustava. Obično je ta energija rezultat promjena tlaka ili temperature. Kada se mijenja materija, ona je podvrgnuta a fazni prijelaz ili fazna promjena.

• Goodstein, D. L. (1985). Stanje materije. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, G.; i sur. (1997). "Superluke i supertvrde na frustriranim dvodimenzionalnim rešetkama". Fizički pregled B. 55 (5): 3104. dOI:10,1103 / PhysRevB.55.3104
• Sutton, A. P. (1993). Elektronička struktura materijala. Oxford Science Publikacije. str. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (22. lipnja 2005.) Fizičari MIT stvaraju novi oblik materije. MIT News.
• Wahab, M. A. (2005). Fizika čvrstog stanja: struktura i svojstva materijala. Alfa znanost. str. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.