Χαρακτηριστικά των κρατών της ύλης

Μας περιβάλλει η ύλη. Όλα γύρω μας, συμπεριλαμβανομένου του εαυτού μας, είναι θέμα. Αν και όλη η ύλη είναι διαφορετική, υπάρχει μια σειρά χαρακτηριστικών που μας επιτρέπουν να την ταξινομήσουμε σύμφωνα με την κατάσταση της συσσωμάτωσης, δηλαδή πώς συγκρατούνται τα μόρια της.

Υπάρχουν πολλά γενικά κριτήρια για την ταξινόμηση και την περιγραφή χαρακτηριστικά των καταστάσεων της ύλης. Αυτά είναι Όγκος, Σχήμα και Συμπίεση και Μοριακή Συνοχή. Ο όγκος αναφέρεται στο μέρος που καταλαμβάνει ένα σώμα στο διάστημα, το οποίο μπορεί να είναι σταθερό, να επεκτείνεται ή να συστέλλεται. Το σχήμα λαμβάνεται υπόψη στο ότι το εν λόγω υλικό μπορεί να αποκτήσει το σχήμα του δοχείου που το περιέχει, γεμίζοντας τα πάντα ή ότι διατηρεί το δικό του σχήμα. Συμπίεση είναι η ικανότητα ενός σώματος να συμπιέζεται, να καταλαμβάνει μικρότερο όγκο. Η συνοχή αναφέρεται στη δύναμη με την οποία τα μόρια που συνθέτουν την ύλη συνδέονται μεταξύ τους. Αυτοί οι δεσμοί μπορεί να είναι ισχυροί ή αδύναμοι.

Χαρακτηριστικά στερεάς κατάστασης της ύλης

Σε στερεά κατάσταση, τα μόρια της ύλης διατηρούν ισχυρές δυνάμεις συνοχής μεταξύ τους, γεγονός που τους επιτρέπει να έχουν σχήμα και όγκο σταθερά, δηλαδή διατηρούν το δικό τους σχήμα, ο όγκος τους είναι πάντα ο ίδιος και είναι ασυμπίεστοι, δηλαδή δεν μπορούν να συμπιεστούν και να μειωθούν τον όγκο του. Λόγω της συνοχής των μορίων τους, είναι συνηθισμένο όταν αλλάζουν το σχήμα τους να φτάνουν σε σημείο που σπάζουν, καθώς τα μόρια τους δεν γλιστρούν εύκολα το ένα πάνω στο άλλο. Παραδείγματα αυτής της κατάστασης είναι τα μέταλλα, το ξύλο ή το πλαστικό.

• Τα μόρια του έχουν πολύ ισχυρές δυνάμεις συνοχής, έτσι είναι πολύ κοντά μεταξύ τους.
• Έχουν σταθερό σχήμα.
• Έχουν σταθερό όγκο
• Δεν μπορούν να συμπιεστούν.
• Τα μόρια του έχουν μικρή κινητικότητα, οπότε, αν και μπορούν να τεντωθούν, με την άσκηση δύναμης τείνουν να σπάσουν.

Χαρακτηριστικά της υγρής κατάστασης της ύλης

Στην υγρή κατάσταση, οι δυνάμεις συνοχής μεταξύ των μορίων είναι χαμηλότερες, επιτρέποντάς τους να γλιστρούν το ένα πάνω στο άλλο. Αυτή η ολισθαίνουσα ικανότητα των μορίων τους επιτρέπει να διατηρούν σταθερό όγκο και ταυτόχρονα να υιοθετούν το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει, γεμίζοντας τα κενά τους. Είναι επίσης ασυμπίεστα και δεν μπορούν να μειώσουν τον όγκο τους. Είναι ρευστά, οπότε εάν το τζετ τους διακόπτεται και μετά συνεχίζεται, συνενώνεται για να σχηματίσει ένα μόνο σώμα. Παραδείγματα υγρών είναι το νερό, ο υδράργυρος ή το ηφαιστειακό μάγμα.

• Τα μόρια του έχουν ισχυρές δυνάμεις συνοχής, έτσι είναι πολύ κοντά μεταξύ τους, αλλά μπορούν να γλιστρήσουν το ένα πάνω στο άλλο.
• Δεν έχουν καθορισμένο σχήμα, έτσι παίρνουν το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει.
• Έχουν σταθερό όγκο
• Δεν μπορούν να συμπιεστούν
• Τα μόρια τους είναι πολύ κινητά, οπότε τείνουν να κολλάνε μεταξύ τους ακόμη και αν η ροή τους διακόπτεται ή ασκείται δύναμη.

Χαρακτηριστικά της αέρια κατάσταση της ύλης

Σε αυτήν την κατάσταση της ύλης, η συνοχή των μορίων είναι πολύ αδύναμη, επομένως διαχωρίζονται ευρέως μεταξύ τους. Δεν έχουν καθορισμένο σχήμα, είναι σε θέση να υιοθετήσουν αυτό του δοχείου που τα περιέχει. Έχοντας αδύναμες δυνάμεις συνοχής που τείνουν να απωθούν μεταξύ τους, ο όγκος τους δεν είναι σταθερός, καταλαμβάνοντας τον μεγαλύτερο δυνατό όγκο, αλλά ταυτόχρονα μπορεί να συμπιεστεί για να καταλάβει πολύ μικρό. Παραδείγματα ύλης σε αέρια κατάσταση είναι ο αέρας, το αέριο μαγειρέματος ή ο καπνός.

• Τα μόρια του έχουν αδύναμες δυνάμεις συνοχής, έτσι διαχωρίζονται και κινούνται ελεύθερα.
• Δεν έχουν καθορισμένο σχήμα, έτσι παίρνουν το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει.
• Όντας τόσο μακριά, δεν έχουν σταθερό όγκο, ώστε να μπορούν να συμπιεστούν και να καταλάβουν μικρότερο όγκο.
• Λόγω του μοριακού διαχωρισμού τους, δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό.

Χαρακτηριστικά της κατάστασης της ύλης στο πλάσμα

Ακούμε αυτή τη λέξη πολλές φορές αυτές τις μέρες, ειδικά όταν ακούμε για τηλεοράσεις επίπεδης οθόνης. Το πλάσμα είναι μια τέταρτη κατάσταση της ύλης. Υπό ορισμένες συνθήκες, η κατάσταση στο πλάσμα είναι παρόμοια με την αέρια κατάσταση: η μοριακή της συνοχή είναι πολύ αδύναμο, δεν έχει καθορισμένο σχήμα, αποκτά το σχήμα του δοχείου που το περιέχει και είναι συμπιέσιμο. Ένα αέριο γενικά έχει χαμηλό επίπεδο ιονισμού, έτσι τα μόρια του είναι σταθερά και το αέριο δεν είναι αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαφορά με την αέρια κατάσταση είναι ότι στο πλάσμα τα περισσότερα μόρια του ιονίζονται, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν ηλεκτρικά φορτία, ότι όταν υποβληθούν σε μαγνητικό ή ηλεκτρικό πεδίο, θα αντιδράσουν επιταχύνοντας τα σωματίδια και προκαλώντας κραδασμούς που θα τους κάνουν να απελευθερώσουν σωματίδια υποατομικός. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε εφευρέσεις όπως λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας, όπου τα νήματα παράγουν ένα ηλεκτρικό πεδίο που όταν επιταχύνοντας τα μόρια του ατμού υδραργύρου μέσα στη λάμπα, αναγκάζοντάς τα να συγκρούονται και να εκπέμπουν φωτόνια, δηλαδή, φως. Η ίδια αρχή εφαρμόζεται στις οθόνες πλάσματος, όπου κάθε pixel (κάθε σημείο χρώματος) αποτελείται από τρία κελιά, ένα για κάθε χρώμα (πράσινο, κόκκινο και μπλε). Κάθε ένα από αυτά περιέχει αέριο νέον ή ξένον, το οποίο, όταν υποβάλλεται σε πόλωση και λόγω διαφορών τάσης, εκπέμπει φωτόνια. Ο συνδυασμός κυττάρων που εκπέμπουν φωτόνια και ο αριθμός των εκπεμπόμενων φωτονίων είναι αυτός που επιτρέπει οποιοδήποτε χρώμα να εμφανίζεται σε αυτό το pixel.

• Μοιράζονται τα γενικά χαρακτηριστικά των αερίων.
• Τα μόρια του έχουν αδύναμες δυνάμεις συνοχής, έτσι διαχωρίζονται και κινούνται ελεύθερα.
• Δεν έχουν καθορισμένο σχήμα, έτσι παίρνουν το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει.
• Όντας τόσο μακριά, δεν έχουν σταθερό όγκο, ώστε να μπορούν να συμπιεστούν και να καταλάβουν μικρότερο όγκο.
• Τα μόρια του ιονίζονται, άρα είναι αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας.

Ένα άλλο κριτήριο που πρέπει να ληφθεί υπόψη για να περιγραφεί η κατάσταση συσσωμάτωσης της ύλης είναι αυτές της θερμοκρασίας και πίεση, καθώς το ίδιο σώμα μπορεί να έχει διαφορετικές καταστάσεις εάν η θερμοκρασία ή η πίεση στην οποία υποβάλλεται ποικίλλει. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το νερό. Σε μέσες θερμοκρασίες (μεταξύ 1 ° C και 90 ° C) το νερό είναι υγρό. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, εξατμίζεται και γίνεται αέρια κατάσταση. Αυτό το σημείο εξάτμισης σχετίζεται με το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Στο επίπεδο της θάλασσας το νερό βράζει στους 100 ° C, ενώ με το αυξανόμενο ύψος, το σημείο βρασμού μειώνεται. Για παράδειγμα, σε υψόμετρο 2.000 μέτρων (όπως στην Πόλη του Μεξικού) το σημείο βρασμού είναι 92 ° C. Από την άλλη πλευρά, το νερό αποκτά τη στερεά κατάσταση όταν βρίσκεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Από 0 ° C το νερό παγώνει και στερεοποιείται. Θα παραμείνει συμπαγές όσο διατηρεί αυτές τις χαμηλές θερμοκρασίες. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, επιστρέφει στην υγρή κατάσταση.

Αλλαγές στην κατάσταση συνάθροισης της ύλης:

Δεν αλλάζουν όλα τα πράγματα κατάσταση με τον ίδιο τρόπο. Μερικά μπορούν να πάνε από στερεά σε αέρια χωρίς να περάσουν από την υγρή κατάσταση, για παράδειγμα. Τα ονόματα των αλλαγών κατάστασης έχουν ως εξής:

Σύντηξη. Είναι όταν ένα στερεό πηγαίνει στην υγρή κατάσταση με τη δράση της θερμότητας. Αυτό συμβαίνει για παράδειγμα όταν ο σίδηρος θερμαίνεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 4.500 ° C.

Στερεοποίηση. Αυτό συμβαίνει όταν ένα υγρό πηγαίνει στη στερεά κατάσταση, γενικά όταν μειώνεται η θερμοκρασία του. Αυτό συμβαίνει όταν το νερό φτάσει σε θερμοκρασίες 0 ° ή λιγότερο.

Εξάτμιση. Είναι όταν ένα υγρό, αφού αυξήσει τη θερμοκρασία του, γίνεται αέρια κατάσταση. Συμβαίνει για παράδειγμα με αμμωνία, η οποία εξατμίζεται σε θερμοκρασία δωματίου.

Εξάχνιση. Είναι όταν ένα στερεό πηγαίνει στην αέρια κατάσταση χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση. Αυτό είναι αισθητό με στερεό CO2 (ονομάζεται επίσης ξηρός πάγος)

Αντίστροφη εξάχνωση. Είναι η αντίστροφη διαδικασία με την προηγούμενη, όταν ένα αέριο περνά στη στερεά κατάσταση χωρίς να περάσει από το υγρό. Αυτό συμβαίνει για παράδειγμα όταν οι ατμοί ιωδίου υποβάλλονται σε χαμηλές θερμοκρασίες, σχηματίζοντας κρυστάλλους ιωδίου.

Συμπύκνωση. Αυτό συμβαίνει όταν ένας ατμός μειώνει τη θερμοκρασία του, λαμβάνοντας τη υγρή του μορφή, πιο σταθερός σε αυτήν τη θερμοκρασία. Αυτό συμβαίνει στους υδρατμούς όταν η θερμοκρασία μειώνεται σε λιγότερο από 90 ή 100 ° C.

Υγροποίηση. Σε αυτήν τη διαδικασία, ένα θέμα που υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και ατμοσφαιρικής πίεσης είναι ένα αέριο, υπόκειται σε υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες, αναγκάζοντάς το να πάρει την υγρή κατάσταση. Είναι η διαδικασία στην οποία το υγροποιημένο αέριο πετρελαίου υποβάλλεται σε μεταφορά και αποθήκευση για οικιακή χρήση σε σόμπες.