Materiens tilstand vs materiens fase
I fysik kan noget, der har en hvilemasse, betragtes som en sag; det er et stof i universet. Det kan enten være de mindste partikler med masse eller de største stjerner i universet. Det stof, som vi er bekymrede for, kun består af 4,6 % af universet, og resten af massen ligger i endnu uopdagelige former.
Som energi kan stof også eksistere i mange former. Disse former er kendt som stoftilstande. Inden for en tilstand af stof kan atomer og molekyler have forskellige konfigurationer. Disse er kendt som faser.
Hvad er fase af stof?
Den homogene del af et heterogent system adskilt af en skelnelig grænse er kendt som en fase. Det refererer generelt til et volumen i rummet, hvor alle stoffets egenskaber er ensartede og fysiske egenskaber er forskellige.
Tænk for eksempel på indersiden af en elkedel, når vandet koger. Vand (væsken) optager bunden af kedlen og adskilles af kedlens vægge og den øvre vandoverflade. Og i hele denne region er de kemiske og fysiske egenskaber ensartede. Lige over vandoverfladen er området fyldt med damp og luftblanding. Også i denne region skaber kedlens vægge og vandoverfladen en skelnelig grænse, og egenskaberne i hele regionen kan betragtes som ensartede. I dette tilfælde er kogende vand en fase, og dampluftblandingen er en fase. Så dette system kan betragtes som et tofaset system. Overvej vand og benzin hældt i en gennemsigtig flaske. Dette er også et tofasesystem, hvor de to væsker er tydeligt adskilt med en margin.
Undersøgelse af stoffets faser er vigtig for at bestemme et stofs fysiske egenskaber efter transformationer. Under processerne kan der forekomme faseovergange, og overgangene kan repræsenteres ved et fasediagram. Fasediagram er et diagram, der viser, hvordan forskellige faser kan forekomme under forskellige ligevægtsforhold. Når sammensætningen af et flerfasesystem forbliver uændret, siges det at være i faseligevægt.
What is State of Matter?
De forskellige former, som materien i forskellige faser kan antage, betragtes som en tilstand af materien. Tre klassiske stoftilstande er fast, flydende og gas.
I faste stoffer og væsker er de intermolekylære kræfter stærke og betragtes som kondenserede tilstande. Faste stoffer har de stærkeste intermolekylære kræfter; derfor holdes strukturen tæt sammen af disse kræfter. Derfor er formen på et fast stof uændret.
I væsker er de intermolekylære kræfter relativt svage; derfor holdes de moderat sammen. Og molekylerne kan glide forbi hinanden, men kræfterne er stærke nok til ikke at lade dem undslippe. I gasser er de intermolekylære kræfter svage på et niveau, hvor de holdes meget let sammen. Og de kan glide forbi hinanden, og helt optage den volumen, de er sat i.
Materie skifter tilstand afhængigt af deres indre energiniveau og temperaturen, som er en indikator for den indre energi. Ved højere temperatur er vibrationerne i molekylerne stærke, som de konkurrerer med intermolekylære kræfter om at frigøre fra bindingerne. I faste stoffer er den indre energi lavere, og når den indre energi øges på et bestemt niveau, løsnes bindingerne, og den faste is bliver flydende. Med en yderligere stigning i den indre energi/temperatur vil væske omdannes til en gas.
Plasma betragtes også som en fysisk tilstand af stof, hvor gassens elektroner er strippet, og både elektroner og kerner er på meget høje energiniveauer. Det meste af stoffet i universet er i denne form; i de store skyer mellem stjerner, kaldet interstellare skyer, og i stjernerne, hvor den genererede varme forvandler dem til plasma.
Glas og flydende krystaller betragtes også som separate tilstande i fysik. Og ved meget lave temperaturer danner stof forskellige tilstande som supervæsker og Bose-Einstein-kondensater. I ekstreme tilfælde betragtes de sorte huller også som en anden stoftilstand, som vi ikke kender de nøjagtige fysiske egenskaber af.
Hvad er forskellen mellem materiens tilstand og materiens fase?
• En fase er en region med ensartede kemiske og fysiske egenskaber og er adskilt af skelnelige grænser.
• Tilstande af stof er de former, hvori forskellige faser kan eksistere. Fast, flydende og gas er de mest almindelige stoftilstande på jorden.
• I én stoftilstand kan der eksistere mange former for faser. Overvej for eksempel flasken med benzin og vand. Begge er i flydende tilstand, men i forskellige faser. Det samme koncept kan anvendes på faste stoffer, selvom gasserne har en tendens til at overtræde dette, men ikke eksplicit.
