Różnica między stanem materii a fazą materii

Stan materii a faza materii
 

W fizyce coś, co ma masę spoczynkową, można uznać za sprawę; jest to substancja we wszechświecie. Mogą to być zarówno najmniejsze cząstki o masie, jak i największe gwiazdy we wszechświecie. Sprawa, która nas niepokoi, stanowi zaledwie 4,6% wszechświata, a reszta masy leży w jeszcze niewykrywalnych formach.

Podobnie jak energia, materia może również istnieć w wielu formach. Te formy są znane jako stany materii. W stanie materii atomy i cząsteczki mogą przyjmować różne konfiguracje. Są to tak zwane fazy.

Co to jest faza materii?

Jednorodna część układu heterogenicznego oddzielona wyraźną granicą jest znana jako faza. Ogólnie odnosi się do objętości w przestrzeni, w której wszystkie właściwości materii są jednolite, a właściwości fizyczne są różne.

Na przykład weź pod uwagę czajnik wewnętrzny, gdy woda się gotuje. Woda (ciecz) zajmuje dolną część czajnika i jest oddzielona ściankami czajnika i górną powierzchnią wody. I w tym regionie właściwości chemiczne i fizyczne są jednolite. Tuż nad powierzchnią wody obszar jest wypełniony mieszaniną pary i powietrza. Również w tym obszarze ściany czajnika i powierzchnia wody tworzą wyraźną granicę, a właściwości w całym regionie można uznać za jednolite. W tym przypadku wrząca woda jest jednofazowa, a mieszanina pary i powietrza jest jednofazowa. Tak więc ten system można uznać za układ dwufazowy. Rozważ wodę i benzynę wlewaną do przezroczystej butelki. Jest to również układ dwufazowy, w którym dwie ciecze są wyraźnie oddzielone marginesem.

Badanie faz materii jest ważne przy określaniu fizycznych właściwości substancji po przekształceniach. Podczas procesów mogą wystąpić przejścia fazowe, które można przedstawić za pomocą diagramu fazowego. Schemat fazowy to wykres pokazujący, jak różne fazy mogą występować w różnych warunkach równowagi. Kiedy skład układu wielofazowego pozostaje niezmieniony, mówi się, że znajduje się on w równowadze fazowej.

Co to jest stan materii?

Różne formy, jakie materia może przyjmować na różnych etapach, są uważane za stan skupienia. Trzy klasyczne stany materii to ciało stałe, ciecz i gaz.

W ciałach stałych i cieczach siły międzycząsteczkowe są silne i są uważane za stany skondensowane. Ciała stałe mają najsilniejsze siły międzycząsteczkowe; dlatego struktura jest ściśle utrzymywana razem przez te siły. Dlatego kształt bryły pozostaje niezmienny.

W cieczach siły międzycząsteczkowe są stosunkowo słabe; dlatego są one umiarkowanie trzymane razem. Cząsteczki mogą się przesuwać, ale siły są na tyle silne, że nie pozwalają im uciec. W gazach siły międzycząsteczkowe są słabe na poziomie, który jest bardzo lekko trzymany razem. I mogą przesuwać się obok siebie i całkowicie zajmować objętość, w którą są wkładani.

Stan materii zmienia się w zależności od poziomu energii wewnętrznej i temperatury, która jest wskaźnikiem energii wewnętrznej. W wyższej temperaturze wibracje w cząsteczkach są silne, ponieważ konkurują one z siłami międzycząsteczkowymi o uwolnienie z wiązań. W ciałach stałych energia wewnętrzna jest niższa, a gdy energia wewnętrzna wzrośnie na określonym poziomie, wiązania rozluźniają się, a lód stały się ciekły. Wraz z dalszym wzrostem wewnętrznej energii / temperatury ciecz zamieni się w gaz.

Plazmę uważa się również za fizyczny stan materii, w którym elektrony gazu są usuwane, a zarówno elektron, jak i jądra mają bardzo wysoki poziom energii. Większość materii we wszechświecie jest w tej formie; w rozległych chmurach między gwiazdami, zwanych chmurami międzygwiezdnymi, oraz w gwiazdach, gdzie wytwarzane ciepło zamienia je w plazmę.

Szkło i ciekłe kryształy są również uważane za odrębne stany w fizyce. A w bardzo niskich temperaturach materia tworzy różne stany jako nadcieki i kondensaty Bosego-Einsteina. W skrajnych przypadkach czarne dziury są również uważane za inny stan materii, którego dokładnych właściwości fizycznych nie znamy.

Jaka jest różnica między stanem materii a fazą materii?

• Faza jest regionem o jednolitych właściwościach chemicznych i fizycznych i jest oddzielona wyraźnymi granicami.

• Stany materii to formy, w których mogą istnieć różne fazy. Ciało stałe, ciecz i gaz są najczęstszymi stanami materii na Ziemi.

• W jednym stanie rzeczy może istnieć wiele form faz. Weźmy na przykład butelkę z benzyną i wodą. Oba są w stanie płynnym, ale w różnych fazach. Ta sama koncepcja może być zastosowana do ciał stałych, chociaż gazy zwykle to naruszają, ale nie wprost.