Jautājums: Definīcija Un Piecas Lietas Valstis

{h1}

Jautājums ir visuma “sīkumi”. Ir zināmas piecas vielas fāzes vai stāvokļi: cietās vielas, šķidrumi, gāzes, plazma un bose-einšteina kondensāti.

Fizikas zinātne, kas ietver ķīmiju un fiziku, parasti tiek uzskatīta par matērijas un enerģijas rakstura un īpašību izpēti nedzīvo sistēmās. Materiāls ir Visuma "sīkumi" - atomi, molekulas un joni, kas veido visas fiziskās vielas. Lieta ir jebkas, kam ir masa un kas aizņem vietu.

Enerģija ir spēja izraisīt pārmaiņas. Enerģiju nevar radīt vai iznīcināt; to var tikai saglabāt un pārveidot no vienas formas uz otru. "Potenciālā enerģija" ir enerģija, kas tiek saglabāta objektā tā stāvokļa dēļ - piemēram, ūdens spainim, kas līdzsvarots virs durvīm, ir potenciāls krist. "Kinētiskā enerģija" ir enerģija, kas atrodas kustībā un izraisa izmaiņas. Jebkuram objektam vai daļiņai, kas atrodas kustībā, ir kinētiskā enerģija, kuras pamatā ir tā masa un ātrums. Kinētisko enerģiju var pārveidot citos enerģijas veidos, piemēram, elektriskajā un siltumenerģijā.

Piecas fāzes

Ir zināmas piecas vielas fāzes vai stāvokļi: cietās vielas, šķidrumi, gāzes, plazma un Bose-Einšteina kondensāti. Galvenā atšķirība katra stāvokļa struktūrā ir daļiņu blīvumā.

Cietvielas

Cietā veidā daļiņas ir cieši iesaiņotas kopā, tāpēc tās nespēj pārvietoties. Cietās daļiņām ir ļoti zema kinētiskā enerģija. Katra atoma elektroni atrodas kustībā, tāpēc atomiem ir neliela vibrācija, taču tie ir fiksēti savā stāvoklī. Cietām vielām ir noteikta forma. Tie neatbilst konteinera formai, kurā tie ir ievietoti. Viņiem ir arī noteikts apjoms. Cietās daļiņas jau ir tik cieši sapakotas kopā, ka, palielinot spiedienu, cietā viela netiks saspiesta līdz mazākam tilpumam. [Saistīts: Materiāla īpašības: Cietas vielas]

Šķidrumi

Šķidrā fāzē vielas daļiņām ir lielāka kinētiskā enerģija nekā cietā stāvoklī. Šķidruma daļiņas netiek turētas regulāri, bet joprojām atrodas ļoti tuvu viena otrai, tāpēc šķidrumiem ir noteikts tilpums. Šķidrumus, tāpat kā cietās vielas, nevar saspiest. Šķidruma daļiņām ir pietiekami daudz vietas, lai tās plūst viena otrai apkārt, tāpēc šķidrumiem ir nenoteikta forma. Šķidrums mainīs formu, lai atbilstu tā traukam. Spēks vienmērīgi izkliedējas visā šķidrumā, tāpēc, kad priekšmets tiek ievietots šķidrumā, šķidruma daļiņas to pārvieto. [Saistīts: Materiāla īpašības: Šķidrumi]

Augšupvērstā peldošā spēka lielums ir vienāds ar šķidruma svaru, kuru priekšmets pārvieto. Kad peldošais spēks ir vienāds ar gravitācijas spēku, kas velk uz priekšu masu, objekts peldēs. Šo peldspējas principu atklāja grieķu matemātiķis Arhimēds, kurš, pēc leģendas, izšļācās no viņa vannas un kaili skrēja pa ielām, kliedzot "Eureka!"

Šķidruma daļiņas mēdz turēt vāja starpmolekulārā pievilcība, nevis brīvi kustēties, kā gribas gāzes daļiņām. Šis saliedētais spēks savelk daļiņas kopā, veidojot pilienus vai straumes.

Zinātnieki 2016. gada aprīlī ziņoja, ka viņi ir izveidojuši savādu matērijas stāvokli - tādu, par kuru bija paredzēts pastāvēt, bet reālajā dzīvē tas nekad nebija redzams. Lai arī šāda veida matērijas varētu turēt rokā tā, it kā tās būtu cietas, materiāla tuvināšana atklāj tā elektronu nesakārtoto mijiedarbību, kas raksturīgāka šķidrumam. Jaunajā jautājumā, ko sauc par Kitaeva kvantu vērpšanas šķidrumu, elektroni nonāk sava veida kvantu dejā, kurā tie mijiedarbojas vai "sarunājas" savā starpā. Parasti, kad matērija atdziest, tās elektronu spiniem ir tendence izlīdzināties. Bet šajā kvantu vērpšanas šķidrumā elektroni mijiedarbojas tā, ka tie ietekmē to, kā citi vērpjas, un nekad neizlīdzināsies neatkarīgi no tā, cik atdzesē materiāls. Materiāls izturētos tā, it kā tā elektroni, kas tiek uzskatīti par nedalāmiem, būtu sadalījušies, pētnieki ziņoja 2016. gada 4. aprīļa žurnālā Nature Materials.

Gāzes

Gāzu daļiņām ir daudz vietas starp tām, un tām ir augsta kinētiskā enerģija. Ja tās nav rafinētas, gāzes daļiņas izkliedēsies uz nenoteiktu laiku; ja to ierobežo, gāze izplešas, lai piepildītu tās tvertni. Kad gāze tiek pakļauta spiedienam, samazinot tvertnes tilpumu, tiek samazināta telpa starp daļiņām un palielinās spiediens, ko rada to sadursmes. Ja tvertnes tilpums tiek uzturēts nemainīgs, bet palielinās gāzes temperatūra, palielināsies arī spiediens. Gāzes daļiņām ir pietiekami daudz kinētiskās enerģijas, lai pārvarētu starpmolekulāros spēkus, kas kopā satur cietās vielas un šķidrumus, tāpēc gāzei nav noteikta tilpuma un noteiktas formas. [Saistīts: Materiāla īpašības: Gāzes]

Plazma

Plazma nav izplatīts matērijas stāvoklis uz Zemes, bet var būt visizplatītākais matērijas stāvoklis Visumā. Plazma sastāv no ļoti uzlādētām daļiņām ar ārkārtīgi augstu kinētisko enerģiju. Cēlgāzes (hēlijs, neons, argons, kriptons, ksenons un radons) bieži izmanto kvēlojošu zīmju izgatavošanai, izmantojot elektrību, lai tās jonizētu līdz plazmas stāvoklim. Zvaigznes būtībā ir pārkarsētas plazmas bumbiņas. [Saistīts: Materiāla īpašības: Plazma]

Bose-Einšteina kondensāti

1995. gadā tehnoloģija ļāva zinātniekiem izveidot jaunu matērijas stāvokli - Bose-Einšteina kondensātu (BEC). Izmantojot lāzera un magnētu kombināciju, Ēriks Kornels un Karls Veimans atdzesēja rubīdija paraugu dažās absolūtās nulles pakāpēs. Šajā ārkārtīgi zemā temperatūrā molekulārā kustība pavisam apstājas. Tā kā gandrīz viena kinētiskā enerģija netiek pārnesta no viena atoma uz otru, atomi sāk salīpēt kopā. Vairs nav tūkstošiem atsevišķu atomu, ir tikai viens “superatoms”. BEC izmanto, lai pētītu kvantu mehāniku makroskopiskā līmenī. Šķiet, ka gaisma palēninās, kad tā iet caur BEC, ļaujot izpētīt daļiņu / viļņu paradoksu. BEC piemīt arī daudzas šķidruma īpašības - plūst bez berzes. BEC tiek izmantoti arī, lai modelētu apstākļus, kas varētu attiekties uz melnajiem caurumiem. [Saistīts: Materiāla īpašības: Bose-Einšteina kondensāts]

Iziet cauri fāzei

Enerģijas pievienošana matērijai izraisa fiziskas pārmaiņas - matērija pārvietojas no viena stāvokļa uz otru. Piemēram, pievienojot šķidram ūdenim siltumenerģiju - siltumu - tas kļūst par tvaiku vai tvaiku - par gāzi. Enerģijas atņemšana izraisa arī fiziskas pārmaiņas, piemēram, kad šķidrs ūdens kļūst ledus - ciets - kad tiek noņemts siltums. Fiziskas izmaiņas var izraisīt arī kustība un spiediens.

Kušana un sasalšana

Kad karstums tiek uzklāts uz cietu vielu, tā daļiņas sāk ātrāk vibrēt un mēdz attālināties tālāk. Kad viela normālā spiedienā sasniedz noteiktu punktu - sauktu par kušanas punktu -, cietā viela sāks pārvērsties šķidrumā. Tīras vielas kušanas temperatūru bieži var noteikt ar precizitāti līdz 0,1 grādiem C, kurā cietās un šķidrās fāzes atrodas līdzsvarā. Ja jūs turpināsit karsēt paraugu, temperatūra nepaaugstināsies virs kušanas temperatūras, kamēr viss paraugs nebūs sašķidrināts. Siltumenerģija tiek izmantota cietās vielas pārvēršanai šķidrā formā. Kad viss paraugs ir kļuvis par šķidrumu, temperatūra atkal sāks paaugstināties. Savienojumiem, kas citādi ir ļoti līdzīgi, var būt dažādi kušanas punkti, tāpēc kušanas temperatūra var būt noderīgs veids, kā tos atšķirt. Piemēram, saharozes kušanas temperatūra ir 367 F (186,1 C), bet glikozes kušanas temperatūra ir 294,8 F (146 C). Cietu maisījumu, piemēram, metāla sakausējumu, bieži var sadalīt tā sastāvdaļās, sildot maisījumu un ekstrahējot šķidrumus, kad tie sasniedz atšķirīgās kušanas vietas.

Sasalšanas temperatūra ir temperatūra, kurā šķidra viela ir pietiekami atdzisusi, lai veidotos cieta viela. Kad šķidrums ir atdzisis, daļiņu kustība palēninās. Daudzās vielās daļiņas precīzi sakrīt, ģeometriski, veidojot kristāliskas cietās vielas. Lielākā daļa šķidrumu saraujas, jo tie sasalst. Viena no svarīgām ūdens īpašībām ir tā, ka tas izplešas, kad tas sasalst, tāpēc ledus peld. Ja ledus nepeldētu, zem sasaldēta ūdenstilpes nebūtu šķidra ūdens, un daudzas ūdens formas būtu neiespējamas.

Sasalšanas temperatūra bieži ir gandrīz tāda pati kā kušanas temperatūra, bet to neuzskata par vielas raksturīgo īpašību, jo to var mainīt vairāki faktori. Piemēram, pievienojot šķidrumam izšķīdušas vielas vai izšķīdušas vielas, samazināsies sasalšanas temperatūra. Tā piemērs ir sāls vircas izmantošana, lai pazeminātu temperatūru, līdz kurai ūdens sasalst uz mūsu ceļiem. Citus šķidrumus var atdzesēt līdz temperatūrai, kas ir krietni zemāka par to kušanas temperatūru, pirms tie sāk sacietēt. Tiek uzskatīts, ka šādi šķidrumi ir "ļoti atdzesēti", un, lai sāktu kristalizācijas procesu, tiem bieži nepieciešama putekļu daļiņa vai "sēklu kristāls".

Sublimācija

Kad cietā viela tiek pārveidota tieši par gāzi, nešķērsojot šķidro fāzi, procesu sauc par sublimāciju. Sublimācija notiek, ja daļiņu kinētiskā enerģija ir lielāka par atmosfēras spiedienu, kas apņem paraugu. Tas var notikt, ja parauga temperatūra tiek strauji paaugstināta virs viršanas temperatūras (iztvaikošana ar zibspuldzi). Parasti vielu var "sasaldēt", atdzesējot to vakuuma apstākļos, lai vielas ūdens tiktu sublimēts un tiktu noņemts no parauga. Dažām gaistošām vielām normālā temperatūrā un spiedienā sublimācija. Vispazīstamākā no šīm vielām ir CO2 vai "sausais ledus".

Iztvaikošana

Iztvaikošana ir šķidruma pārvēršana gāzē. Iztvaicēšana var notikt iztvaicējot vai vārot.

Tā kā šķidruma daļiņas atrodas pastāvīgā kustībā, tās bieži saduras viena ar otru, nododot enerģiju, kad tā notiek. Šai enerģijas pārnešanai ir neliela neto ietekme zem virsmas, bet, ja pietiekami daudz enerģijas tiek nodota daļiņai netālu no virsmas; tas var iegūt pietiekami daudz enerģijas, lai to pilnībā notriec no parauga kā brīvu gāzes daļiņu. Šo procesu sauc par iztvaikošanu, un tas turpinās tik ilgi, kamēr paliek šķidrums. Interesanti atzīmēt, ka iztvaikojot šķidrums atdziest. Uz virsmas molekulām nodotā ​​enerģija, kas izraisa to aizbēgšanu, tiek aiznesta no atlikušā šķidruma parauga.

Kad šķidrumam ir pievienots pietiekami daudz siltuma, ka zem šķidruma virsmas veidojas tvaika burbuļi, mēs sakām, ka šķidrums vārās. Temperatūra, kurā vārās šķidrums, ir mainīga. Viršanas temperatūra ir atkarīga no spiediena, kurā viela atrodas. Augstāka spiediena šķidrumam būs nepieciešams vairāk siltuma, pirms tajā var veidoties tvaika burbuļi. Lielos augstumos ir mazāks atmosfēras spiediens, kas spied uz šķidrumu, tāpēc tas vārīsies zemākā temperatūrā. Tas pats šķidruma daudzums jūras līmenī ir pakļauts lielākam atmosfēras spiedienam un vārīsies augstākā temperatūrā.

Kondensācija un nogulsnēšanās

Kondensācija notiek, kad gāze pārvēršas šķidrumā. Kondensācija notiek, kad gāze ir atdzisusi vai saspiesta līdz vietai, kurā daļiņu kinētiskā enerģija vairs nespēj pārvarēt starpmolekulāros spēkus. Sākotnējais daļiņu kopums sāk procesu, kam ir tendence vēl vairāk atdzesēt gāzi tā, lai kondensācija turpinātos. Kad gāze tieši pārvēršas cietā stāvoklī, neiet cauri šķidrajai fāzei, to sauc par nogulsnēšanos vai desublimāciju. Piemērs tam ir tad, kad zemas sasalšanas temperatūra pārvērš ūdens tvaikus atmosfērā salnā vai ledus. Sals mēdz izcelt cietos zāles un zariņu asmeņus, jo gaiss, kas pieskaras šīm cietām vielām, atdziest ātrāk nekā gaiss, kas nepieskaras cietai virsmai.

Saistīts

  • Materiāla īpašības: cietas vielas
  • Materiāla īpašības: Šķidrumi
  • Materiāla īpašības: Gāzes
  • Materiāla īpašības: Plazma
  • Materiāla īpašības: Bose-Einšteina kondensāts

Papildu lasījums

  • Purdue ķīmiskās izglītības nodaļa: Kušanas punkts, sasalšanas punkts
  • Dienvidrietumu pētniecības institūts: Plazma: ceturtais jautājums
  • Fizikas pasaule: Bose-Einšteina kondensāts
  • Chem4Kids.com: jautājums


Video Papildinājums: Ķīlis: nākotnē darbaspēku vairāk ietekmēs mākslīgais intelekts nekā imigrācija.




Pētniecība


Antarktikas Aisberga Sadalījums Atklāj Ekosistēmu, Kas Tūkstošiem Gadu Ir Paslēpta
Antarktikas Aisberga Sadalījums Atklāj Ekosistēmu, Kas Tūkstošiem Gadu Ir Paslēpta

Jupitera Pavadoņu Lielākās Noslēpumi
Jupitera Pavadoņu Lielākās Noslēpumi

Zinātne Ziņas


Jūsu Suns Nevēlas Tikai Jūsu Barību - Viņš Vēlas Jūsu Uzmanību
Jūsu Suns Nevēlas Tikai Jūsu Barību - Viņš Vēlas Jūsu Uzmanību

Dalasa Uzstāda Rekordu Lielākajā Daļā 100 Grādu Dienu
Dalasa Uzstāda Rekordu Lielākajā Daļā 100 Grādu Dienu

Sauszemes Tilts, Kas Savieno Ameriku Rožu Agrāk Nekā Domāja
Sauszemes Tilts, Kas Savieno Ameriku Rožu Agrāk Nekā Domāja

Kapu Laupītāji Palaida Garām Šos Seno Grieķu Kapus, Piepildītus Ar Vairāk Nekā Duci Skeletu
Kapu Laupītāji Palaida Garām Šos Seno Grieķu Kapus, Piepildītus Ar Vairāk Nekā Duci Skeletu

5 Veselības Problēmas, Kas Saistītas Ar Enerģijas Dzērieniem
5 Veselības Problēmas, Kas Saistītas Ar Enerģijas Dzērieniem


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com