State of Matter vs Phase of Matter
Inom fysiken kan något som har en vilomassa betraktas som en fråga; det är ett ämne i universum. Det kan vara antingen de minsta partiklarna med massa eller de största stjärnorna i universum. Den materia som vi är oroade över består av endast 4,6 % av universum, och resten av massan ligger i ännu oupptäckbara former.
Precis som energi kan materia också existera i många former. Dessa former är kända som materiatillstånd. Inom ett tillstånd av materia kan atomer och molekyler ha olika konfigurationer. Dessa kallas faser.
Vad är fas av materia?
Den homogena delen av ett heterogent system separerat av en särskiljbar gräns kallas en fas. Det hänvisar i allmänhet till en volym i rymden, där alla egenskaper hos materien är enhetliga och fysikaliska egenskaper är distinkta.
Tänk till exempel på insidan av en vattenkokare när vattnet kokar. Vatten (vätskan) upptar den nedre delen av vattenkokaren och separeras av vattenkokarens väggar och den övre vattenytan. Och i hela denna region är de kemiska och fysikaliska egenskaperna enhetliga. Strax ovanför vattenytan fylls området med ånga och luftblandning. Även i denna region skapar vattenkokarens väggar och vattenytan en särskiljbar gräns, och egenskaperna i hela regionen kan anses vara enhetliga. I det här fallet är kokande vatten en fas, och ångluftblandningen är en fas. Så detta system kan betraktas som ett tvåfassystem. Tänk på att vatten och bensin hälls i en genomskinlig flaska. Detta är också ett tvåfassystem, där de två vätskorna är tydligt åtskilda med en marginal.
Att undersöka materiens faser är viktigt för att bestämma de fysikaliska egenskaperna hos ett ämne efter omvandlingar. Under processerna kan fasövergångar inträffa, och övergångarna kan representeras av ett fasdiagram. Fasdiagram är ett diagram som visar hur distinkta faser kan uppstå under olika jämviktsförhållanden. När sammansättningen av ett flerfassystem förblir oförändrad sägs det vara i fasjämvikt.
What is State of Matter?
De distinkta former som materien i olika faser kan ta betraktas som ett materiatillstånd. Tre klassiska materiatillstånd är fast, flytande och gas.
I fasta ämnen och vätskor är de intermolekylära krafterna starka och betraktas som kondenserade tillstånd. Fasta ämnen har de starkaste intermolekylära krafterna; därför hålls strukturen tätt samman av dessa krafter. Därför är formen på ett fast ämne oföränderligt.
I vätskor är de intermolekylära krafterna relativt svaga; därför hålls de måttligt ihop. Och molekylerna kan glida förbi varandra, men krafterna är tillräckligt starka för att inte låta dem fly. I gaser är de intermolekylära krafterna svaga på en nivå att de mycket lätt hålls samman. Och de kan glida förbi varandra och helt uppta volymen de sätts in.
Materia ändrar tillstånd beroende på deras inre energinivå och temperaturen, vilket är en indikator på den inre energin. Vid högre temperatur är vibrationerna i molekylerna starka att de tävlar med intermolekylära krafter för att frigöra från bindningarna. I fasta ämnen är den inre energin lägre, och när den inre energin ökas på en viss nivå lossnar bindningarna och den fasta isen blir flytande. Med en ytterligare ökning av den inre energin/temperaturen kommer vätska att omvandlas till en gas.
Plasma betraktas också som ett fysiskt tillstånd av materia, där gasens elektroner tas bort, och både elektroner och kärnor har mycket höga energinivåer. Det mesta av materien i universum är i denna form; i de enorma molnen mellan stjärnor, kallade interstellära moln, och i stjärnorna, där värmen som genereras förvandlar dem till plasma.
Glas och flytande kristaller betraktas också som separata tillstånd i fysiken. Och vid mycket låga temperaturer bildar materia olika tillstånd som supervätskor och Bose-Einstein-kondensat. I extrema fall betraktas de svarta hålen också som ett annat materiatillstånd, där vi inte känner till de exakta fysikaliska egenskaperna.
Vad är skillnaden mellan materiens tillstånd och materiens fas?
• En fas är en region med enhetliga kemiska och fysikaliska egenskaper och är åtskilda av särskiljbara gränser.
• Tillstånd av materia är de former i vilka olika faser kan existera. Fast, flytande och gas är de vanligaste materiatillstånden på jorden.
• I ett materiatillstånd kan många former av faser existera. Tänk till exempel på flaskan med bensin och vatten. Båda är i flytande tillstånd, men i olika faser. Samma koncept kan tillämpas på fasta ämnen, även om gaserna tenderar att bryta mot detta, men inte explicit.
