Stav hmoty vs. fáze hmoty
Ve fyzice lze něco, co má klidovou hmotnost, považovat za záležitost; je to látka ve vesmíru. Mohou to být buď nejmenší částice s hmotností nebo největší hvězdy ve vesmíru. Hmota, která nás znepokojuje, tvoří pouze 4,6 % vesmíru a zbytek hmoty leží v dosud nedetekovatelných formách.
Stejně jako energie může i hmota existovat v mnoha formách. Tyto formy jsou známé jako stavy hmoty. V rámci stavu hmoty mohou mít atomy a molekuly různé konfigurace. Tyto jsou známé jako fáze.
Co je to fáze hmoty?
Homogenní část heterogenního systému oddělená rozlišitelnou hranicí se nazývá fáze. Obecně se vztahuje k objemu v prostoru, kde jsou všechny vlastnosti hmoty jednotné a fyzikální vlastnosti odlišné.
Uvažte například vnitřek varné konvice, když se voda vaří. Voda (tekutina) zabírá spodní část konvice a je oddělena stěnami konvice a horní vodní plochou. A v celé této oblasti jsou chemické a fyzikální vlastnosti jednotné. Těsně nad vodní hladinou je oblast naplněna směsí páry a vzduchu. I v této oblasti tvoří stěny konvice a vodní hladina rozeznatelnou hranici a vlastnosti v celé oblasti lze považovat za jednotné. V tomto případě je vroucí voda jedna fáze a směs páry a vzduchu je jedna fáze. Tento systém lze tedy považovat za dvoufázový systém. Vezměme si vodu a benzín nalité do průhledné láhve. Toto je také dvoufázový systém, kde jsou dvě kapaliny jasně odděleny okrajem.
Zkoumání fází hmoty je důležité při určování fyzikálních vlastností látky po přeměnách. Během procesů může docházet k fázovým přechodům a přechody mohou být znázorněny fázovým diagramem. Fázový diagram je graf, který ukazuje, jak se mohou různé fáze vyskytovat v různých rovnovážných podmínkách. Když složení vícefázového systému zůstává nezměněno, říká se, že je ve fázové rovnováze.
Co je stav hmoty?
Odlišné formy, které hmota v různých fázích může nabývat, jsou považovány za stav hmoty. Tři klasické skupenství hmoty jsou pevná, kapalná a plynná.
V pevných látkách a kapalinách jsou mezimolekulární síly silné a jsou považovány za kondenzované stavy. Pevné látky mají nejsilnější mezimolekulární síly; proto je konstrukce těmito silami pevně držena pohromadě. Proto je tvar tělesa neměnný.
V kapalinách jsou mezimolekulární síly relativně slabé; proto jsou mírně drženy pohromadě. A molekuly se mohou klouzat navzájem, ale síly jsou dostatečně silné, aby jim nedovolily uniknout. V plynech jsou mezimolekulární síly slabé na takové úrovni, že jsou velmi lehce drženy pohromadě. A mohou klouzat kolem sebe a zcela zabírat objem, do kterého jsou vloženy.
Hmota mění stav v závislosti na své vnitřní energetické úrovni a teplotě, která je indikátorem vnitřní energie. Při vyšší teplotě jsou vibrace v molekulách silné, že soutěží s mezimolekulárními silami o uvolnění z vazeb. U pevných látek je vnitřní energie nižší, a když se vnitřní energie na určité úrovni zvýší, vazby se uvolní a pevný led se stane tekutým. S dalším zvýšením vnitřní energie / teploty se kapalina přemění na plyn.
Plazma je také považováno za fyzikální stav hmoty, kde jsou elektrony z plynu stripovány a elektrony i jádra jsou na velmi vysokých energetických hladinách. Většina hmoty ve vesmíru je v této formě; v rozlehlých mracích mezi hvězdami, nazývanými mezihvězdná mračna, a ve hvězdách, kde je generované teplo mění na plazmu.
Sklo a tekuté krystaly jsou také ve fyzice považovány za samostatné stavy. A při velmi nízkých teplotách tvoří hmota různá skupenství jako supratekutá hmota a Bose-Einsteinovy kondenzáty. V extrémních případech jsou černé díry také považovány za další skupenství hmoty, u kterého neznáme přesné fyzikální vlastnosti.
Jaký je rozdíl mezi stavem hmoty a fází hmoty?
• Fáze je oblast s jednotnými chemickými a fyzikálními vlastnostmi a je oddělena rozlišitelnými hranicemi.
• Stavy hmoty jsou formy, ve kterých mohou existovat různé fáze. Pevná látka, kapalina a plyn jsou nejběžnější skupenství hmoty na Zemi.
• V jednom skupenství hmoty může existovat mnoho forem fází. Vezměme si například láhev s benzínem a vodou. Oba jsou v kapalném stavu, ale v různých fázích. Stejný koncept lze aplikovat na pevné látky, i když plyny mají tendenci toto porušovat, ale ne explicitně.
