Матерія - це "речі", що складають Всесвіт - все, що займає простір і має масу, - це матерія.
Вся матерія складається з атомів, які в свою чергу складаються з протонів, нейтронів та електронів.
За даними Державного університету штату Вашингтон, атоми об'єднуються, утворюючи молекули, які є складовими для всіх типів речовини І атоми, і молекули утримуються разом у формі потенційної енергії, що називається хімічною енергією. На відміну від кінетичної енергії, яка є енергією об'єкта в русі, потенційна енергія - це енергія, що зберігається в об'єкті.
П’ять фаз матерії
Існує чотири природних стану речовини: тверді речовини, рідини, гази та плазма. П'ятий стан - це техногенні конденсати Бозе-Ейнштейна.
Тверді тіла
У твердому тілі частинки упаковані щільно разом, щоб вони не сильно рухалися. Електрони кожного атома постійно перебувають у русі, тому атоми мають невелику вібрацію, але вони фіксуються у своєму положенні. Через це частинки у твердому тілі мають дуже низьку кінетичну енергію.
Тверді речовини мають певну форму, а також масу та об’єм і не відповідають формі ємності, в яку вони поміщені. Тверді речовини також мають високу щільність, тобто частинки щільно упаковані між собою.
Рідини
У рідині частинки укладаються більш вільно, ніж у тверді речовини, і здатні текти навколо один одного, надаючи рідини нескінченну форму. Тому рідина буде відповідати формі своєї ємності.
Так само, як тверді речовини, рідини (більшість з яких мають меншу щільність, ніж тверді речовини) неймовірно складно стискати.
Гази
У газі частинки мають великий простір між ними і мають високу кінетичну енергію. Газ не має певної форми або об'єму. Якщо не рафіновані, частинки газу будуть розповсюджуватися нескінченно; якщо обмежитися, газ розшириться, щоб заповнити його контейнер. Коли газ ставиться під тиском за рахунок зменшення об’єму ємності, простір між частинками зменшується і газ стискається.
Плазма
Плазма - це не звичайний стан речовини тут на Землі, але це, можливо, найпоширеніший стан речовини у Всесвіті, повідомляє лабораторія Джефферсона. Зірки - це по суті перегріті кулі плазми.
Плазма складається з високозаряджених частинок з надзвичайно високою кінетичною енергією. Благородні гази (гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон) часто використовуються для виготовлення світяться знаків, використовуючи електрику для іонізації їх до стану плазми.
Конденсат Бозе-Ейнштейна
Конденсат Бозе-Ейнштейна (BEC) був створений вченими в 1995 році. Використовуючи комбінацію лазерів і магнітів, Ерік Корнелл та Карл Вейман, вчені Об'єднаного інституту лабораторної астрофізики (JILA) в Боулдері, штат Колорадо, охолодили зразок рубідію до декількох градусів абсолютного нуля. При цій надзвичайно низькій температурі рух молекули дуже близький до зупинки. Оскільки кінетична енергія майже не передається від одного атома до іншого, атоми починають згущуватися. Більше немає тисяч окремих атомів, лише один «супер атом».
BEC використовується для вивчення квантової механіки на макроскопічному рівні. Світло, як видається, сповільнюється, проходячи через BEC, дозволяючи вченим вивчати парадокс частинок / хвиль. BEC також має багато властивостей надлишкової рідини або рідини, яка тече без тертя. BEC також використовуються для моделювання умов, які можуть існувати в чорних дірах.
Проходить фазу
Додавання або видалення енергії з речовини спричиняє фізичну зміну, коли матерія переходить з одного стану в інший. Наприклад, додавання теплової енергії (тепла) до рідкої води призводить до перетворення пари або пари (газу). А виведення енергії з рідкої води призводить до того, що вона стає льодом (твердим). Фізичні зміни також можуть бути викликані рухом і тиском.
Плавлення та заморожування
Коли тепло подається на тверде тіло, його частинки починають швидше вібрувати і рухаються далі. Коли речовина досягне певної комбінації температури і тиску, її температури плавлення, тверда речовина почне плавитися і перетвориться в рідину.
Коли два стани речовини, такі як тверда і рідка, знаходяться при рівноважній температурі та тиску, додаткове тепло, що додається в систему, не призведе до підвищення загальної температури речовини, поки весь зразок не досягне однакового фізичного стану. Наприклад, коли ви покладете лід у склянку з водою і залиште його при кімнатній температурі, лід і вода згодом припадуть до однакової температури. Коли лід плавиться від тепла, що надходить з води, він залишатиметься при нульових градусах Цельсія, поки весь кубик льоду не розтане, перш ніж продовжувати нагріватися.
Коли тепло вилучається з рідини, її частинки сповільнюються і починають осідати в одному місці всередині речовини. Коли речовина досягає досить прохолодної температури при певному тиску, температурі замерзання, рідина стає твердою речовиною.
Більшість рідин стискаються під час замерзання. Вода, однак, розширюється, коли замерзає в лід, внаслідок чого молекули висуваються далі та зменшують щільність, через що лід пливе зверху води.
Додавання додаткових речовин, таких як сіль у воду, може змінити і температуру плавлення, і замерзання. Наприклад, додавання солі до снігу знизить температуру, яка замерзає на дорогах, зробивши її безпечнішою для водіїв.
Існує також точка, відома як потрійна точка, де тверді речовини, рідини та гази існують одночасно. Наприклад, вода існує у всіх трьох станах при температурі 273,16 Кельвіна і тиску 611,2 паскалів.
Сублімація
Коли тверда речовина перетворюється безпосередньо в газ, не проходячи через рідку фазу, процес відомий як сублімація. Це може статися або тоді, коли температура зразка швидко підвищується за температурою кипіння (спалаху спалаху), або коли речовина "заморожується", охолоджуючи її у вакуумних умовах, щоб вода в речовині зазнала сублімації та була видалена з зразок. Кілька летких речовин пройдуть сублімацію при кімнатній температурі та тиску, наприклад, замерзлий вуглекислий газ або сухий лід.
Випаровування
Випаровування - це перетворення рідини в газ і може відбуватися через випаровування або кипіння.
Оскільки частинки рідини перебувають у постійному русі, вони часто стикаються між собою. Кожне зіткнення також спричиняє передачу енергії, і коли достатня кількість енергії передається частинкам біля поверхні, вони можуть бути повністю відбиті від зразка у вигляді вільних частинок газу. Рідини охолоджуються під час випаровування, оскільки енергія, що передається поверхневим молекулам, що спричиняє їх втечу, захоплюється ними.
Рідина кипить, коли в рідину додається достатня кількість тепла, щоб під поверхнею утворювалися бульбашки пари. Ця температура кипіння - це температура і тиск, при якому рідина стає газом.
Конденсація та осадження
Конденсація виникає, коли газ втрачає енергію і збирається разом, утворюючи рідину. Наприклад, водяна пара конденсується в рідку воду.
Осадження відбувається, коли газ перетворюється безпосередньо в тверде тіло, не переходячи через рідку фазу. Водяна пара стає льодом або морозом, коли повітря, яке торкається твердої речовини, наприклад, травинки, прохолодніше, ніж решта повітря.
