Obilježja stanja materije

Okruženi smo materijom. Sve oko nas, uključujući i nas same, je materija. Iako je sva materija različita, postoji niz karakteristika koje nam omogućuju da je klasificiramo prema agregacijskom stanju, odnosno kako se molekule drže zajedno.

Postoji nekoliko općih kriterija za razvrstavanje i opisivanje obilježja stanja materije. To su volumen, oblik i kompresibilnost i molekularna kohezija. Volumen se odnosi na mjesto koje tijelo zauzima u prostoru, koje može biti konstantno, širiti se ili skupljati. Oblik se uzima u obzir na način da dotična materija može dobiti oblik spremnika koji ga sadrži, ispunjava sve ili što zadržava vlastiti oblik. Kompresibilnost je sposobnost tijela da se sabije i zauzme manji volumen. Kohezija se odnosi na silu kojom se molekule koje čine materiju drže zajedno. Te veze mogu biti jake ili slabe.

Čvrsta svojstva tvari

U čvrstom stanju molekule tvari međusobno održavaju jake sile kohezije, što im omogućuje oblik i volumen konstantni, tj. zadržavaju vlastiti oblik, volumen im je uvijek isti i oni su nestlačivi, odnosno ne mogu se komprimirati i smanjiti njegov volumen. Zbog kohezije njihovih molekula, uobičajeno je da kada promijene oblik dosegnu točku na kojoj se slome, jer njihove molekule ne klize lako jedna preko druge. Primjeri ovog stanja materije su metali, drvo ili plastika.

• Njegove molekule imaju vrlo jake kohezijske sile, pa su vrlo blizu jedna drugoj.
• Imaju konstantan oblik.
• Imaju konstantan volumen
• Ne mogu se komprimirati.
• Njegove molekule imaju malu pokretljivost, pa se, iako se mogu protezati, primjenom sile nastoje slomiti.

Karakteristike tekućeg stanja tvari

U tekućem su stanju kohezijske sile između molekula niže, što im omogućuje klizanje jedna preko druge. Ova sposobnost klizanja molekula omogućuje im održavanje konstantnog volumena i istodobno usvajanje oblika spremnika koji ih sadrži, ispunjavajući njihove praznine. Oni su također nestlačivi i ne mogu smanjiti volumen. Oni su fluidni, pa ako se njihov mlaz prekine, a zatim nastavi, on se spaja i formira jedno tijelo. Primjeri tekućina su voda, živa ili vulkanska magma.

• Njegove molekule imaju jake kohezijske sile, pa su vrlo blizu jedna drugoj, ali mogu kliziti jedna preko druge.
• Nemaju određeni oblik, pa poprimaju oblik spremnika koji ih sadrži.
• Imaju konstantan volumen
• Ne mogu se komprimirati
• Njihove su molekule vrlo pokretne, pa se imaju tendenciju držati se zajedno čak i ako je njihov protok prekinut ili je primijenjena sila.

Karakteristike plinovitog stanja materije

U ovom stanju materije kohezija molekula je vrlo slaba, pa su međusobno široko odvojene. Nemaju definiran oblik i mogu usvojiti oblik spremnika koji ih sadrži. Imajući slabe kohezijske sile koje se međusobno odbijaju, ni njihov volumen nije konstantan, zauzimajući najveći mogući volumen, ali istodobno se može stisnuti da zauzme vrlo mali. Primjeri materije u plinovitom stanju su zrak, plin za kuhanje ili dim.

• Njegove molekule imaju slabe kohezijske sile, pa su razdvojene i slobodno se kreću.
• Nemaju određeni oblik, pa poprimaju oblik spremnika koji ih sadrži.
• Budući da su toliko udaljeni, nemaju stalni volumen, pa se mogu stlačiti i zauzimati manji volumen.
• Zbog svoje molekularne odvojenosti ne provode električnu energiju.

Karakteristike stanja tvari u plazmi

Ovu riječ danas puno čujemo, posebno kada čujemo o televizorima s ravnim ekranom. Plazma je četvrto stanje materije. Pod određenim uvjetima stanje u plazmi slično je plinovitom stanju: njegova molekularna kohezija je vrlo slab, nema određeni oblik, poprima oblik spremnika koji ga sadrži i stisljiv je. U općim uvjetima, plin ima nisku razinu ionizacije, pa su njegove molekule stabilne, a plin nije vodič električne energije. Razlika u plinovitom stanju je u tome što je u plazmi većina njezinih molekula ionizirana, što znači da imaju električne naboje, da će, podvrgnuti magnetskom ili električnom polju, reagirati ubrzavanjem čestica i izazivanjem šokova zbog kojih će osloboditi čestice subatomska. Ova se pojava koristi u izumima kao što su štedne žarulje, gdje niti proizvode električno polje koje kada ubrzavajući molekule živine pare unutar svjetiljke, zbog čega se sudaraju i emitiraju fotone, tj. svjetlo. Isti se princip primjenjuje na plazma zaslone, gdje se svaki piksel (svaka točka u boji) sastoji od tri stanice, po jedna za svaku boju (zelena, crvena i plava); Svaka od njih sadrži neonski ili ksenonski plin, koji podvrgnuti polarizaciji i zbog razlika u naponu emitiraju fotone; kombinacija stanica koje emitiraju fotone i broj emitiranih fotona je ono što omogućuje prikaz bilo koje boje u tom pikselu.

• Oni dijele opće karakteristike plinova.
• Njegove molekule imaju slabe kohezijske sile, pa su razdvojene i slobodno se kreću.
• Nemaju određeni oblik, pa poprimaju oblik spremnika koji ih sadrži.
• Budući da su toliko udaljeni, nemaju stalni volumen, pa se mogu stlačiti i zauzimati manji volumen.
• Njegove molekule su ionizirane, pa je vodič elektriciteta.

Drugi kriterij koji treba uzeti u obzir za opis agregacijskih stanja materije su temperatura i tlaka, budući da isto tijelo može imati različita stanja ako temperatura ili tlak kojem je podvrgnuto variraju. Primjer za to je voda. Na prosječnim temperaturama (između 1 ° C i 90 ° C) voda je tekuća. Kad se temperatura poveća, ona isparava i postaje plinovito stanje. Ta je točka isparavanja u odnosu na visinu nadmorske visine. Na razini mora voda ključa na 100 ° C, dok se s porastom visine točka ključanja smanjuje; na primjer, na nadmorskoj visini od 2000 metara (kao u Mexico Cityju), točka ključanja je 92 ° C. S druge strane, voda stječe čvrsto stanje kad je na vrlo niskim temperaturama. Od 0 ° C voda se smrzava i stvrdnjava. Ostat će čvrst sve dok održava one niske temperature. Kako se temperatura povećava, vraća se u tekuće stanje.

Promjene agregacijskog stanja tvari:

Ne mijenja se sva materija na isti način. Neki od krutina mogu prijeći u plinove, na primjer, bez prolaska kroz tekuće stanje. Imena državnih promjena su sljedeća:

Fuzija. To je kada krutina prelazi u tekuće stanje djelovanjem topline. To se događa na primjer kada se željezo zagrije na više od 4.500 ° C.

Očvršćivanje. To se događa kada tekućina pređe u kruto stanje, općenito kad joj se temperatura smanji. To se događa kada voda dosegne temperaturu od 0 ° ili niže.

Isparavanje. Tada tekućina nakon povećanja temperature postane plinovito stanje. To se događa na primjer s amonijakom koji isparava na sobnoj temperaturi.

Sublimacija. To je kada krutina pređe u plinovito stanje bez prolaska kroz tekuće stanje. To je uočljivo kod čvrstog CO2 (koji se naziva i suhim ledom).

Obrnuta sublimacija. Obrnut je postupak u odnosu na prethodni, kada plin prolazi u kruto stanje bez prolaska kroz tekućinu. To se događa na primjer kada su pare joda podvrgnute niskim temperaturama, stvarajući kristale joda.

Kondenzacija. To se događa kada para snižava temperaturu, poprimajući tekući oblik, stabilniji na toj temperaturi. To se događa s vodenom parom kada se temperatura smanji na manje od 90 ili 100 ° C.

Ukapljivanje. U ovom procesu, materija koja je u normalnim uvjetima temperature i atmosferskog tlaka plin, podvrgnuta je visokim tlakovima i niskim temperaturama, zbog čega preuzima tekuće stanje. To je postupak kojem se ukapljeni naftni plin podvrgava transportu i skladištenju za kućnu upotrebu u pećima.