Ορισμός του θέματος της ύλης

Η φυσική και η χημεία μελετούν τόσο την ύλη, την ενέργεια όσο και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Από τους νόμους της θερμοδυναμικής, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η ύλη μπορεί να αλλάξει τα κράτη και το άθροισμα του θέματος και της ενέργειας ενός συστήματος είναι σταθερό. Όταν η ενέργεια προστίθεται ή αφαιρείται στην ύλη, αλλάζει κατάσταση για να σχηματίσει α κατάσταση της ύλης. Η κατάσταση της ύλης ορίζεται ως ένας από τους τρόπους με τους οποίους ύλη μπορεί να αλληλεπιδράσει με τον εαυτό του για να σχηματίσει μια ομοιογενή φάση.

Οι φράσεις "κατάσταση της ύλης" και "φάση της ύλης" χρησιμοποιούνται εναλλακτικά. Ως επί το πλείστον, αυτό είναι καλό. Από τεχνική άποψη, ένα σύστημα μπορεί να περιέχει διάφορες φάσεις της ίδιας κατάστασης της ύλης. Για παράδειγμα, μια ράβδος χάλυβα (ένα στερεό) μπορεί να περιέχει φερρίτη, cementite και ωστενίτη. Ένα μείγμα από λάδι και ξύδι (ένα υγρό) περιέχει δύο χωριστές υγρές φάσεις.

Στην καθημερινή ζωή υπάρχουν τέσσερις φάσεις της ύλης:

Στερεός: Ένα στερεό έχει καθορισμένο σχήμα και όγκο. Τα σωματίδια μέσα σε ένα στερεό συσκευάζονται πολύ κοντά μεταξύ τους στερεωμένα σε μια διατεταγμένη διάταξη. Η διάταξη μπορεί να είναι επαρκώς διατεταγμένη για να σχηματίσει ένα κρύσταλλο (π.χ. NaCl ή επιτραπέζιο αλάτι κρύσταλλο, χαλαζία) ή η διάταξη μπορεί να είναι διαταραγμένη ή άμορφη (π.χ. κερί, βαμβάκι, γυαλί παραθύρου).

Υγρό: Ένα υγρό έχει καθορισμένο όγκο αλλά στερείται καθορισμένου σχήματος. Τα σωματίδια μέσα σε ένα υγρό δεν συσκευάζονται τόσο κοντά όσο σε ένα στερεό, επιτρέποντάς τους να γλιστρήσουν ο ένας εναντίον του άλλου. Παραδείγματα υγρών περιλαμβάνουν το νερό, το λάδι και το αλκοόλ.

Αέριο: Ένα αέριο στερείται είτε καθορισμένου σχήματος είτε όγκου. Τα σωματίδια αερίου διαχωρίζονται ευρέως. Παραδείγματα αερίων περιλαμβάνουν τον αέρα και το ήλιο σε ένα μπαλόνι.

Πλάσμα αίματος: Όπως ένα αέριο, ένα πλάσμα στερείται καθορισμένου σχήματος ή όγκου. Ωστόσο, τα σωματίδια ενός πλάσματος είναι ηλεκτρικά φορτισμένα και διαχωρίζονται από τεράστιες διαφορές. Παραδείγματα πλάσματος περιλαμβάνει αστραπή και το aurora.

Ποτήρι: Ένα ποτήρι είναι ένα άμορφο στερεό ενδιάμεσο μεταξύ κρυσταλλικού πλέγματος και υγρού. Μερικές φορές θεωρείται ξεχωριστή κατάσταση της ύλης επειδή έχει ιδιότητες διαφορετικές από τα στερεά ή τα υγρά και επειδή υπάρχει σε μεταστατική κατάσταση.

Υπερρευστοί: Ένα υπερρευστό είναι μια δεύτερη υγρή κατάσταση που συμβαίνει κοντά απόλυτο μηδενικό. Σε αντίθεση με ένα κανονικό υγρό, ένα υπερρευστό έχει μηδέν ιξώδες.

Το συμπύκνωμα Bose-Einstein: ΕΝΑ Συμπύκνωμα Bose-Einstein μπορεί να ονομαστεί η πέμπτη κατάσταση της ύλης. Σε ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein τα σωματίδια της ύλης σταματούν να συμπεριφέρονται ως μεμονωμένες οντότητες και μπορούν να περιγραφούν με μία και μοναδική λειτουργία κύματος.

Φερμιονικό συμπύκνωμα: Όπως ένα συμπύκνωμα Bose-Einstein, τα σωματίδια σε ένα φερμιονικό συμπύκνωμα μπορούν να περιγραφούν με μία ομοιόμορφη λειτουργία κύματος. Η διαφορά είναι ότι το συμπύκνωμα σχηματίζεται από φερμιόνια. Λόγω της αρχής αποκλεισμού του Pauli, τα φερμιόνια δεν μπορούν να μοιραστούν την ίδια κβαντική κατάσταση, αλλά στην περίπτωση αυτή ζεύγη φερμιόνων συμπεριφέρονται ως βοσόνια.

Dropleton: Αυτή είναι μια "κβαντική ομίχλη" ηλεκτρονίων και τρύπες που ρέουν πολύ σαν ένα υγρό.

Εκφυλισμένη ύλη: Η εκφυλισμένη ύλη είναι στην πραγματικότητα μια συλλογή από εξωτικές καταστάσεις της ύλης που συμβαίνουν κάτω από εξαιρετικά υψηλή πίεση (π.χ. στους πυρήνες των αστεριών ή των μαζικών πλανητών όπως ο Δίας). Ο όρος "εκφυλισμένος" προέρχεται από τον τρόπο με τον οποίο η ύλη μπορεί να υπάρχει σε δύο κράτη με την ίδια ενέργεια, καθιστώντας τις εναλλάξιμες.

Βαρυτική μοναδικότητα: Μια μοναδικότητα, όπως στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, είναι δεν μια κατάσταση της ύλης. Ωστόσο, φέρει την παρατήρηση επειδή είναι ένα "αντικείμενο" που σχηματίζεται από μάζα και ενέργεια που δεν έχει σημασία.

Το Matter μπορεί να αλλάξει καταστάσεις όταν προστίθεται ή αφαιρείται ενέργεια από το σύστημα. Συνήθως, αυτή η ενέργεια προκύπτει από μεταβολές της πίεσης ή της θερμοκρασίας. Όταν οι αλλαγές ουσίας δηλώνουν ότι υποβάλλονται σε α φάση μετάβασης ή αλλαγή φάσης.

• Goodstein, D. ΜΕΓΑΛΟ. (1985). Τα κράτη της ύλης. Ντόβερ Φοίνιξ. ISBN 978-0-486-49506-4.
• Murthy, Ο.; et αϊ. (1997). "Superfluids και Supersolids σε απογοητευμένα δισδιάστατα σχολεία". Φυσική επισκόπηση Β. 55 (5): 3104. doi:10.1103 / PhysRevB.55.3104
• Sutton, Α. Π. (1993). Ηλεκτρονική δομή υλικών. Δημοσιεύσεις Επιστημών της Οξφόρδης. σ. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
• Valigra, Lori (22 Ιουνίου 2005) Οι φυσικοί του MIT δημιουργούν νέα μορφή ύλης. MIT News.
• Wahab, ΜΑ (2005). Φυσική στερεάς κατάστασης: Δομή και ιδιότητες υλικών. Alpha Science. σ. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.