Сколько существует агрегатных состояний вещества?

Оглядываясь вокруг, мы видим, что всё, что мы наблюдаем, состоит из материи: от камней и дерева до воды и воздуха и даже солнца. Материя повсюду; весь наш физический мир состоит из неё. Но задумывались ли вы когда-нибудь, сколько существует агрегатных состояний материи?
В этой статье мы подробно ответим на этот вопрос, рассмотрев свойства каждого агрегатного состояния и приведя примеры.

Определение предмета

Прежде чем углубляться в состояния вещества, полезно понять, что такое вещество.
В химии и физике вещество — это всё, что имеет массу и занимает пространство.
Проще говоря, всё, что можно потрогать или почувствовать, — это вещество. Даже невидимые вещества, такие как воздух, считаются веществом, потому что они имеют массу и занимают пространство.

Вещество состоит из мельчайших частиц, называемых атомами . Атомы могут соединяться, образуя молекулы. Расположение этих частиц различается в разных состояниях вещества, поэтому каждое состояние обладает своими уникальными свойствами.

Сколько существует агрегатных состояний вещества?

Традиционно в школе нас учат, что материя существует в трех основных состояниях : твердом, жидком и газообразном .
Однако благодаря достижениям науки и более точным экспериментам ученые поняли, что материя может существовать во многих других состояниях. Сегодня ученые считают , что материя существует в пяти основных состояниях, и еще больше состояний было обнаружено при определенных условиях.

Далее мы рассмотрим пять известных состояний вещества:

1. Твердое тело

В твердом состоянии частицы вещества расположены очень близко друг к другу, плотно упакованы. Сила притяжения между ними настолько велика, что они не могут свободно двигаться и могут лишь слегка вибрировать на месте.

Свойства твердых материалов:

Оно имеет фиксированную форму и размер.
Оно плохо сжимается.
Его плотность обычно очень высока.
Эти частицы расположены в упорядоченном порядке.

Например:

Камень, лед, железо, стекло, дерево, кирпич и карандаш — все это твердые материалы.

Научное объяснение:

В твердых телах расстояние между атомами чрезвычайно мало . Поэтому, если мы поместим их в контейнер, их форма не изменится, а сохранит свою первоначальную форму.

2. Жидкость

В жидкостях расстояние между молекулами больше, чем в твердых телах, и силы притяжения между ними слабее. Поэтому молекулы в жидкостях могут двигаться свободнее, чем молекулы в твердых телах.

Свойства жидких материалов:

Оно не имеет фиксированной формы, но его размер фиксирован.
Оно имеет свободные поверхности (то есть его верхние поверхности всегда гладкие).
Всё идёт гладко.
Оно обладает небольшой сжимаемостью, но не такой, как газы.

Например:

Вода, масло, бензин, спирт, мед и молоко — это жидкие вещества.

Научное объяснение:

Жидкости всегда принимают форму сосуда, в который они помещены. Если вы нальете воду в стакан, она примет форму стакана; если вы нальете воду в бутылку, она примет форму бутылки, но объем воды останется тем же в обоих случаях.

3. Газ

В газообразном состоянии расстояние между молекулами очень велико, и их движение совершенно свободно. Силы притяжения между молекулами газа очень слабы, поэтому газы не имеют фиксированной формы или объема.

Свойства газообразных веществ:

Оно не имеет фиксированной формы или фиксированного размера.
Его легко сжать.
Частицы движутся с высокой скоростью в разных направлениях .
Его плотность крайне низка.

Например:

Воздух, кислород, углекислый газ, гелий, водяной пар, городской газ и азот — это примеры газообразных веществ.

Научное объяснение:

Если залить газ в герметичный контейнер, он заполнит всё пространство. Поэтому воздушный шар, наполненный воздухом или газом, независимо от его формы, всегда останется надутым.

Глубокий песочный фильтр Vilaad – серия SS

4. Плазма

Плазма — это четвёртое состояние вещества, и она образуется при чрезвычайно высоких температурах. В этом состоянии атомы получают столько энергии, что теряют свои электроны и превращаются в заряженные частицы (ионы). Плазма представляет собой смесь электронов и положительно заряженных ионов.

Характеристики плазменного телевизора:

Он отличный водитель.
Оно реагирует как на электрические, так и на магнитные поля.
Оно светится (благодаря наличию заряженных частиц).
Обычно там очень высокая температура.

Например:

Солнце, звезды, молнии, северное сияние, пламя и неоновые огни — это примеры плазмы.

Научное объяснение:

На самом деле, более 99% видимой материи во Вселенной существует в плазменном состоянии. Космос настолько горячий, что большая часть материи существует в виде плазмы.

5. Конденсаты Бозе-Эйнштейна

Такое состояние вещества наблюдается при чрезвычайно низких температурах , близких к абсолютному нулю (-273°C)
. При этих температурах частицы теряют большую часть своей кинетической энергии и переходят в единое квантовое состояние. По сути, атомы сливаются и ведут себя как одна очень большая частица.

Свойства бозе-эйнштейновских конденсатов:

Оно образуется при температурах, близких к абсолютному нулю.
Его плотность очень высока.
Она демонстрирует количественное поведение (аномалию).
Обычно его производят в лаборатории, а не в природе.

Например:

Это состояние было впервые создано в лаборатории в 1995 году с использованием рубидия.

Сравнение различных состояний вещества

особенность	трудный	жидкость	газ	плазма	Бозе-эйнштейновские конденсаты
появление	Зафиксированный	форма контейнера переменная	переменная	переменная	полупостоянная
количество	Зафиксированный	Зафиксированный	переменная	переменная	Зафиксированный
расстояние между частицами	странный	половина	много	очень	странный
энергия частиц	немного	половина	много	очень	странный
пример	Лед, металл	Вода, масло	воздух, пар	Солнце, неоновые огни	Охлажденный рубидий

Существуют ли другие состояния вещества?

Да. В дополнение к этим пяти основным состояниям , в последние годы ученые открыли новые состояния материи при очень специфических условиях. К ним относятся следующие :

Кварк-глюонная плазма: состояние материи, существующее при температурах до миллиардов градусов (например, в ранней Вселенной после Большого взрыва).
Сверхтекучесть: жидкость, которая движется без трения.
Кристалл времени: тип материала, структурные свойства которого сохраняются с течением времени.

Разумеется, подобные случаи чаще наблюдаются в лабораторных условиях и при особых обстоятельствах, чем в повседневной жизни.

Изменения агрегатного состояния вещества

Вещество может переходить из одного состояния в другое. Эти изменения обычно сопровождаются повышением или понижением температуры и давления
. Например:

Плавление: переход из твердого состояния в жидкое (из льда в воду).
Процесс замерзания: Жидкость → Твердое вещество (Вода → Лед)
Испарение: Жидкость → Газ (Вода → Пар)
Конденсация: Газ → Жидкость (Пар → Вода)
Сублимация: переход из твердого состояния в газообразное (из сухого льда в углекислый газ).
Сопротивление конденсации: Газ → Твердое вещество (лед образуется в холодном воздухе)

В заключение

короткий:

В окружающем нас мире материя существует преимущественно в пяти состояниях: твердом, жидком, газообразном, плазменном и бозе-эйнштейновском конденсате.
Каждое агрегатное состояние вещества обладает своими характеристиками и свойствами.
В повседневной жизни мы в основном сталкиваемся с тремя состояниями вещества: твердым, жидким и газообразным.
Изменения температуры и давления могут приводить к изменениям агрегатного состояния вещества.
Понимание различных состояний вещества помогает нам лучше понимать природные явления, от структуры Солнца до поведения воды в бытовом холодильнике.