สถานะทางกายภาพของสสาร: ชื่อและลักษณะเฉพาะ

คุณ สภาพทางกายภาพของสสาร ถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างโมเลกุล การเชื่อมต่อของโมเลกุลและ พลังงานจลน์ ที่เคลื่อนอนุภาคในตัวอย่าง ที่พวกเขา:

• ของแข็ง;
• ของเหลว;
• ก๊าซ;
• พลาสม่า;
• คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์

ใน สถานะของแข็งเรามีโมเลกุลที่ประกอบกันอย่างดีและมีการเคลื่อนไหวเพียงเล็กน้อย ตรงข้ามสุดคือ สถานะก๊าซ มันเป็น พลาสม่าโดยที่โมเลกุลมีระยะห่างระหว่างพวกมันกับพลังงานจลน์สูง วัสดุใน สถานะของเหลว พวกมันอยู่ตรงกลาง ไม่มีรูปแบบทางกายภาพที่กำหนดไว้ มีพลังงานจลน์มากกว่าวัสดุที่เป็นของแข็ง และมีระยะห่างระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าวัสดุที่เป็นก๊าซ อู๋ คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ เป็นการค้นพบที่ค่อนข้างใหม่ที่หมุนรอบแนวคิดของการมีตัวอย่างที่ไม่มีการเคลื่อนที่ระหว่างโมเลกุล นั่นคือ ไม่มีพลังงานจลน์

อ่านด้วย: เรียนอะไรจาก Qยูimic Gเพื่อศัตรู?

สถานะของแข็ง

โมเลกุลของวัสดุสถานะของแข็งเชื่อมต่อกับแรงที่เพียงพอซึ่งส่งผลให้ รูปแบบและปริมาณที่กำหนด. ในสถานะนี้เรามี พลังงานจลน์น้อย ระหว่างอนุภาคและถึงแม้ว่าจะมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อยระหว่างอนุภาคเหล่านี้ แต่ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นภาพนั้นด้วยตาเปล่า (ด้วยตาเปล่า)

รูปร่างของของแข็งสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อวัสดุอยู่ภายใต้การกระทำของแรงทางกล (แตก ขีดข่วน บุ๋ม) หรือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและ

ความดัน. วัสดุแต่ละประเภทมีความต้านทาน ผลกระทบเหล่านี้หรือการเปลี่ยนแปลงภายนอกตามลักษณะ

• ตัวอย่าง

ตัวอย่างเช่น เราสามารถพูดถึง ทอง, วัสดุที่เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้องที่มีจุดหลอมเหลว 1064.18 °C และจุดเดือด 2855.85 °C

นักเก็ตทองคำในแร่ สถานะของแข็ง

สถานะของเหลว

ในรัฐ ของเหลว, ไม่มีรูปแบบทางกายภาพที่กำหนดไว้, แต่มีปริมาณที่กำหนดไว้ซึ่งทำให้เราไม่สามารถบีบอัดวัสดุได้อย่างมาก ของเหลวมี ความแข็งแกร่ง อินเตอร์โมเลกุล อ่อนแอ ซึ่งช่วยให้คุณจัดการและแยกส่วนต่างๆ ของตัวอย่างได้อย่างง่ายดาย แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่อย่างอิสระเหมือนก๊าซ นอกจากนี้ แรงตึงผิว (แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่เท่ากัน) เป็นสิ่งที่ทำให้การก่อตัวของหยดละอองเกิดขึ้นได้

อ่านด้วย: แรงตึงผิวน้ำ - คุณสมบัติที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจน

• ตัวอย่าง

ตัวอย่างที่มีอยู่มากมายและเข้าถึงได้มากที่สุดที่เรามีของวัสดุในสถานะของเหลวภายใต้สภาวะปกติของอุณหภูมิและความดันคือ น้ำถือว่าเป็นตัวทำละลายสากลด้วย

เทน้ำของเหลวลงในแก้วโดยยึดตามรูปทรงของภาชนะ

สถานะก๊าซ

วัสดุในสถานะก๊าซ ไม่มีรูปร่างหรือปริมาตรที่กำหนดไว้. มีความสามารถในการขยายตัวสูงเนื่องจาก พลังงานจลน์สูง. เมื่อใส่ในภาชนะ ก๊าซจะแพร่กระจายไปเรื่อย ๆ และหากอยู่ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การกักขังก๊าซถูกทำให้ร้อนจะมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นและความดันเพิ่มขึ้น and ของระบบ

นอกจากนี้ยังควรสังเกตความแตกต่างระหว่างก๊าซและไอน้ำ แม้จะอยู่ในสภาพกายภาพเดียวกัน แต่มีลักษณะที่แตกต่างกัน อู๋ ไอน้ำ, เมื่อวางไว้ภายใต้ความกดอากาศสูงหรือโดยการลดอุณหภูมิจะกลับสู่สถานะของเหลว คุณ ก๊าซในทางกลับกันเป็นสารที่ภายใต้สภาวะปกติอยู่ในสถานะก๊าซแล้วและเพื่อให้เป็นของเหลวจำเป็นต้องมีความดันและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นพร้อมกัน

เรียนรู้เพิ่มเติม:ความแตกต่างระหว่างแก๊สและไอน้ำ

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

• ตัวอย่าง

ตัวอย่างของสารที่เป็นก๊าซมักพบในลูกโป่งปาร์ตี้ แก๊ส ฮีเลียมซึ่งเป็น gáคุณเป็นคนสูงส่ง และอะตอมเดี่ยว (หนึ่งอะตอมโมเลกุล) ถูกพบในสถานะก๊าซสำหรับสภาวะปกติของอุณหภูมิและความดัน THE ความหนาแน่น ฮีเลียมมีขนาดเล็กกว่าอากาศในบรรยากาศซึ่งทำให้ลูกโป่งลอยได้

แก๊สฮีเลียมถูกใส่ลงในบอลลูนปาร์ตี้

ปัจจัยที่กำหนดสถานะทางกายภาพ

สิ่งที่กำหนดสถานะทางกายภาพของสสารคือ การเรียงตัวของโมเลกุล ระยะห่างระหว่างโมเลกุลกับพลังงานจลน์ (พลังงานการเคลื่อนไหว). แต่ละองค์ประกอบมี a จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ที่กำหนดจุดวิกฤต กล่าวคือ โดยที่ อุณหภูมิ และกดดันให้องค์ประกอบรักษาหรือเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพของมัน จุดวิกฤตนี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุ นอกจากนี้ สำหรับแต่ละองค์ประกอบ เรามีแรงระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อสถานะทางกายภาพด้วย

การเปลี่ยนแปลงสภาพร่างกาย

การเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพที่อาจเกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน ดูว่าพวกเขาคืออะไร:

• ฟิวชั่น: การเปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลวผ่านการให้ความร้อน
• การทำให้กลายเป็นไอ: เปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นก๊าซ กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้สามวิธี:

1. เดือด: การเปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซเกิดขึ้นจากการให้ความร้อนแก่ระบบอย่างสม่ำเสมอ เช่นเดียวกับในกรณีของกาต้มน้ำที่น้ำบางส่วนจะระเหยเมื่อคุณทำให้ร้อนขึ้น

2. เครื่องทำความร้อน: การเปลี่ยนแปลงจากสถานะของเหลวเป็นก๊าซเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน เนื่องจากวัสดุมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและสำคัญ ตัวอย่างคือเมื่อหยดน้ำตกลงบนจานร้อน

3. การระเหย: การเปลี่ยนแปลงจะค่อยๆ เกิดขึ้น เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสของของเหลวกับส่วนที่เหลือของระบบจะระเหยออกเท่านั้น ตัวอย่าง: การตากผ้าบนราวตากผ้า

• การควบแน่นหรือการทำให้เป็นของเหลว: ผ่านจากสถานะก๊าซไปยังสถานะของเหลวโดยการทำให้เย็นลง
• การแข็งตัว: เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงอีก ส่งผลให้เกิดการแช่แข็ง กล่าวคือ ผ่านจากของเหลวไปสู่สถานะของแข็ง
• ระเหิด: คือการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นก๊าซโดยไม่ผ่านสถานะของเหลว กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อสารมีจุดหลอมเหลวสูงและความดันไอสูง ตัวอย่าง: น้ำแข็งแห้งและลูกเหม็น

หมายเหตุ: คำเดียวกันหรือการระเหิดซ้ำใช้สำหรับกระบวนการผกผัน (การส่งผ่านจากสถานะก๊าซไปยังสถานะของแข็ง)

การเปลี่ยนแปลงสภาพร่างกาย

สภาพร่างกายอื่นๆ

ในปี ค.ศ. 1932 เออร์วิง แลงเมียร์ใน รางวัลโนเบล ของวิชาเคมี เพิ่มคำว่า พลาสม่า สู่สภาพของสสารที่ได้รับการศึกษามาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2422 เป็นสถานะทางกายภาพที่อนุภาคมีพลังงานสูง มีระยะห่างระหว่างอนุภาคเหล่านี้ และมีการเชื่อมต่อระหว่างโมเลกุลเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย คุณสมบัติเหล่านี้ค่อนข้างคล้ายกับสถานะก๊าซ ยกเว้นว่าพลังงานจลน์ของพลาสมานั้นมากกว่าพลังงานของแก๊สมาก

สภาพแบบนี้ ไม่ธรรมดาในธรรมชาติบนบกอย่างไรก็ตาม มันมีอยู่มากมายในจักรวาล เนื่องจากโดยพื้นฐานแล้วดวงดาวเป็นลูกพลาสม่าที่อุณหภูมิสูง เทียมแล้วสามารถจัดการและเพิ่มมูลค่าให้กับ already พลาสม่าซึ่งใช้ในเชิงพาณิชย์แม้กระทั่งในทีวีพลาสม่า หลอดฟลูออเรสเซนต์ ตัวนำ LED และอื่นๆ

ในปี 1995 คโบส-ไอน์สไตน์ เวฟมันถูกกำหนดให้เป็นสถานะทางกายภาพของสสาร Eric Cornell และ Carl Weiman ใช้แม่เหล็กและเลเซอร์ทำให้ตัวอย่างเย็นลง รูบิเดียมซึ่งเป็นโลหะอัลคาไลจนพลังงานระหว่างอนุภาคใกล้ศูนย์ จากการทดลองพบว่าอนุภาครวมตัวกันกลายเป็นหลายอะตอมและเริ่มมีความสามัคคีเป็น "ซุปเปอร์อะตอม".

คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์มี คุณสมบัติของซุปเปอร์ฟลูอิด (ของเหลวที่ไม่มีความหนืดและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง) และถูกนำมาใช้ในการศึกษาควอนตัมเพื่อตรวจสอบหลุมดำและความขัดแย้งของอนุภาคคลื่น

อ่านด้วย: ความแตกต่างระหว่างหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้

แก้ไขแบบฝึกหัด

คำถามที่ 1- (Fข้างบน)ดู:

ฉัน – หินลูกเหม็นที่เหลืออยู่ในตู้เสื้อผ้า

II – ภาชนะบรรจุน้ำที่เหลืออยู่ในช่องแช่แข็ง

III- ชามน้ำที่เหลืออยู่ในกองไฟ

IV – การละลายของตะกั่วเมื่อถูกความร้อน

ข้อเท็จจริงเหล่านี้เกี่ยวข้องอย่างถูกต้องกับปรากฏการณ์ต่อไปนี้:

ที่นั่น ระเหิด; ครั้งที่สอง การแข็งตัว; สาม. การระเหย; IV. ฟิวชั่น.

ข) ฉัน ระเหิด; ครั้งที่สอง ระเหิด; สาม. การระเหย; IV. การแข็งตัว

ค) ฉัน ฟิวชั่น; ครั้งที่สอง ระเหิด; สาม. การระเหย; IV. การแข็งตัว

ง) ฉัน การระเหย; ครั้งที่สอง การแข็งตัว; สาม. ฟิวชั่น; IV. การระเหิด

เฮ้ การระเหย; ครั้งที่สอง ระเหิด; สาม. ฟิวชั่น; IV. การแข็งตัว

ความละเอียด

ทางเลือก ก.

I – การระเหิด: ลูกเหม็นเป็นสารประกอบไม่มีขั้วที่มีจุดเดือดสูงมาก สารประกอบนี้เปลี่ยนจากของแข็งเป็นก๊าซโดยไม่ผ่านสถานะของเหลว

II – การทำให้แข็งตัว: น้ำที่อุณหภูมิช่องแช่แข็งต่ำจะแข็งตัว ซึ่งในทางเคมีเรียกว่าการแข็งตัว ซึ่งเป็นการผ่านจากสถานะของเหลวไปยังสถานะของแข็ง

III – การระเหย: น้ำที่ทิ้งไว้ในภาชนะที่ติดไฟจะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น จุดเดือดของน้ำคือ 100°C ดังนั้นเมื่อระบบถึงอุณหภูมินี้ น้ำจะเริ่มระเหยกลายเป็นสถานะของแข็ง

IV – การหลอมเหลว: ตะกั่วมีจุดหลอมเหลว 327.5°C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม การหลอมตะกั่วเป็นกระบวนการทั่วไปในอุตสาหกรรม ซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าการเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นของเหลว

คำถามที่ 2 - (Mackenzie-SP)

จากการวิเคราะห์ข้อมูลในตารางที่วัดที่ 1 atm เราสามารถพูดได้ว่าที่อุณหภูมิ 40 °C และ 1 atm:

ก) อีเธอร์และเอทานอลอยู่ในสถานะก๊าซ

B) อีเธอร์อยู่ในสถานะก๊าซ และเอทานอลอยู่ในสถานะของเหลว

C) ทั้งสองอยู่ในสถานะของเหลว

D) อีเธอร์อยู่ในสถานะของเหลว และเอทานอลอยู่ในสถานะก๊าซ

E) ทั้งคู่อยู่ในสถานะของแข็ง

ความละเอียด

ทางเลือก ข. หากจุดเดือดคือจุดที่สารเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ เอทานอลที่อุณหภูมิ 40°C จะยังอยู่ในสถานะของเหลว อีเธอร์มีจุดเดือดต่ำกว่า ซึ่งก็คือ 34°C ดังนั้นที่อุณหภูมิ 40°C มันจะอยู่ในสถานะก๊าซ

คำถาม3 – (ยูนิแคมป์)ภูเขาน้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำทะเล เหมือนกับน้ำแข็งในแก้วน้ำดื่ม ลองนึกภาพสถานการณ์เริ่มต้นของแก้วน้ำและน้ำแข็ง ในสภาวะสมดุลทางความร้อนที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส เมื่อเวลาผ่านไปน้ำแข็งจะละลาย ตราบใดที่มีน้ำแข็ง อุณหภูมิของระบบ

A) คงที่แต่ปริมาณของระบบเพิ่มขึ้น
B) คงที่แต่ระดับเสียงของระบบลดลง
C) ลดลงและปริมาณของระบบเพิ่มขึ้น
D) ลดลงเช่นเดียวกับระดับเสียงของระบบ

ความละเอียด

ทางเลือก ข. อุณหภูมิจะคงที่จนกว่าภูเขาน้ำแข็งจะละลายหมด เนื่องจากมีการแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อค้นหาสมดุลทางความร้อนระหว่างสองเฟสของสสาร น้ำเป็นหนึ่งในองค์ประกอบไม่กี่อย่างที่ยอมรับความหนาแน่นต่างกันสำหรับสถานะทางกายภาพที่แตกต่างกันของสารประกอบเดียวกัน

ด้วยสายตาเราจะเห็นว่าความหนาแน่นของน้ำแข็งลดลง ในกรณีของภูเขาน้ำแข็งและในแก้วน้ำและน้ำแข็ง น้ำแข็งจะอยู่บนผิวน้ำ สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะเมื่อน้ำถูกแช่แข็ง ในกระบวนการก่อตัวน้ำแข็ง มันจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้น แต่มวลยังคงเหมือนเดิมเมื่อน้ำอยู่ในสถานะของเหลว ดังนั้นเมื่อภูเขาน้ำแข็งละลาย ปริมาตรของระบบจะลดลง

โดย Laysa Bernardes Marques de Araújo
ครูสอนเคมี