Kas sa tead, mis asi on ja mis on selle erinevad olekud?

Tõenäoliselt olete seda ainet oma füüsika ja keemia tundides õppinud - või õpite siiani. Kuidas oleks aga kõigi asjade olekutest pärit mõistete ja teabe tugevdamisega, et te kunagi ei unustaks?

Alustuseks pole mateeria midagi muud kui universumi "materjal" - aatomid, molekulid ja ioonid, mis moodustavad kõik füüsikalised ained.

Seega on mateeria kõik see, millel on mass ja mis võtab ruumi, samas kui selle füüsiline olek on seotud osakeste liikumiskiirusega, pidades meeles, et mõnda neist olekut saab muuta temperatuuri või rõhu abil.

Energia

Ainete olekute mõistmiseks on vaja ka energiate kohta pisut rohkem teada saada. Energia on võime põhjustada muutusi ja seda ei saa luua ega hävitada; seda saab ainult säilitada ja ühest vormist teise teisendada. Näiteks "potentsiaalne energia" on see, mis talletub objekti selle positsiooni tõttu.

Juba "kineetiline energia" on see, mis on liikumises ja põhjustab muutusi. Igal liikumisel oleval objektil või osakesel on kineetiline energia, mis põhineb selle massil ja kiirusel, ning seda saab muundada muudeks energiavormideks, näiteks elektri- või termiliseks.

Viis faasi

Aine olekute teada on viis faasi, millest kolm on kõige uuritud: tahke, vedel ja gaasiline. Kuid endiselt on olemas Bose-Einsteini plasma ja kondensaadi olek, mis on faasid, mida on uuritud kõrgema füüsika tasemel.

Tahke

Tahkes olekus on osakesed kindlalt kontsentreeritud, nii et vähese loksutamise ajal ei suuda nad palju liikuda. See tähendab, et ka teie kineetiline energia on madal. Iga aatomi elektronid on liikumises, tekitades väikese vibratsiooni, kuid hoides aatomite fikseeritud asendis.

Seega on tahketel ainetel kindel kuju. Need ei sobi konteineri kujuga, kuhu nad pannakse. Näiteks kui kuldplaat asetatakse taldrikule, ei levi see oma kuju.

Tahketel ainetel on ka määratletud maht. Tahke aine osakesed on juba nii kontsentreeritud, et suurenev rõhk koos ei suuda tahket ainet väiksemaks mahuks kokku suruda.

Net

Vedelas faasis on aine osakestel rohkem kineetilist energiat kui tahkel kujul. Vedelad osakesed on hajutatumad, kuid on siiski üksteisele väga lähedal. Ja nagu tahketel ainetel, on ka vedelikel kindel maht ja neid ei saa kokku suruda, kuid nende kuju võib varieeruda.

Vedela aine osakestel on lihtsalt piisavalt ruumi, et nende ümber voolata, nii et nende kuju oleks muutuv. Vedelik muudab kuju vastavalt oma mahutile. Jõud jaotub kogu vedelikus ühtlaselt, nii et kui objekt pannakse vedelikku, nihkub osakesed selle poolt.

Gaasiline

Gaasiosakestel on nende vahel palju ruumi ja neil on kõrge kineetiline energia. Kui mitte piirduda, levivad gaasi osakesed määramata aja jooksul. Juba suletud olekus laieneb gaas anuma täitmiseks.

Kui gaasi rõhu all anuma ruumala vähendatakse, väheneb osakeste vaheline ruum ja nende kokkupõrgete avaldatav rõhk suureneb. Kui mahuti mahtu hoitakse konstantsena, kuid gaasi temperatuur tõuseb, tõuseb ka rõhk.

Gaasiosakestel on piisavalt kineetilist energiat, et ületada molekulaarsed jõud, mis hoiavad tahkeid ja vedelikke koos. Seetõttu pole gaasil kindlat mahtu ega kuju.

Plasma

Plasma ei ole siin Maa peal tavaline mateeriaseisund, kuid see võib olla universumis kõige tavalisem mateeriaseisund. Plasma koosneb väga laetud osakestest, millel on palju kineetilist energiat.

Väärgaase (heelium, neoon, argoon, krüptoon, ksenoon ja radoon) kasutatakse sageli erksate signaalide saamiseks, kasutades neid elektrienergia abil ioniseerida plasma olekusse. Tähed on sisuliselt ülekuumenenud plasmapallid.

Bose-Einsteini kondensaat

1995. aastal lõid tehnoloogiateadlased uue mateeria oleku, Bose-Einsteini kondensaadi. Kasutades laserite ja magnetite kombinatsiooni, jahutasid Eric Cornell ja Carl Weiman rubiidiumiproovi paar kraadi absoluutsest nullist. Sel äärmiselt madalal temperatuuril jõuab molekulaarne liikumine peaaegu täielikult lakkamiseni.

Sellega, kuna kineetilist energiat ühest aatomist teise peaaegu ei kandu, hakkavad nad kogunema. Nii pole enam tuhandeid eraldi aatomeid, on vaid üks "superatoom". Kondensaati kasutatakse kvantmehaanika uurimiseks makroskoopilisel tasemel.

Teadlased täheldasid ka, et valgus väheneb, kui see läbib Bose-Einsteini kondenseerunud olekut, võimaldades osakeste / lainete paradoksi uurida. Selles olekus oleval materjalil on ka palju hõõrdetud supervedeliku omadusi ja seda kasutatakse ka mustade aukude jaoks rakendatavate tingimuste simuleerimiseks.