Kietos, skystos, dujos ... Tai yra materijos būsenos, su kuriomis mes esame gerai susipažinę, tačiau kas lemia materijos būseną? Ar yra kitų materijos būsenų?
Kadangi žmonės pirmą kartą išsiskyrė, materijos būsenas apibrėžė tai, kaip materija elgėsi masiškai; taigi kieta medžiaga turėjo fiksuotą formą (ir tūrį), skystis - fiksuotą tūrį (bet pakeitė formą, kad atitiktų indą, kuriame buvo), ir dujos išsiplėtė, kad užpildytų savo indą. Kai supratome, kad materiją sudaro atomai (ir molekulės), materijos būsenos buvo išskiriamos pagal tai, kaip elgėsi molekulės (arba elemento atomai): kietose medžiagose jos yra gan arti ir fiksuotai (pvz. kristalai), skysčiuose, esančiuose šalia, bet išdėstymas nėra fiksuotas, ir dujose, kurios nėra arti (taigi, jokio ypatingo išdėstymo nėra).
O kaip su plazma? Rūšiuoti kaip dujos - taigi, kai jis užpildo bet kurį jame esantį indą, tai yra dujos - bet ne (jonai ir elektronai plazmoje sąveikauja visiškai skirtingai, nei molekulės (ar atomai) daro kietą, skystą ar dują ). Taigi plazma yra ketvirtoji materijos būsena.
Reikalai pasidarė šiek tiek sudėtingesni, nes mokslininkai atidžiau tyrė materiją.
Pavyzdžiui, jei jūs šildote vandenį stipriame, bet skaidriame inde, aukštesnėje nei tam tikroje temperatūroje (ir slėgyje), vadinamoje kritine temperatūra (kritiniu slėgiu), skysčio ir dujų būsena tampa viena ... vanduo dabar yra superkritinis skystis ( jūs galbūt tai matėte chemijos klasėje, nors greičiausiai ne su vandeniu!).
Tada išskiriami kristalai (kristalinė būsena) ir akiniai (stiklinė būsena); abu šie elementai atrodo labai kieti, tačiau molekulių išsidėstymas stiklinėje yra panašesnis į skystyje esančių molekulių nei į kristalą ... ir stiklai gali tekėti, kaip ir skysčiai, jei paliekami pakankamai ilgai.
Ar yra „penktoji materijos būsena“? Taip! Bose'o-Einšteino kondensatas (BEC) ... kuris yra kaip dujos, išskyrus tai, kad visi sudedamųjų atomų kiekiai (arba daugiausia) yra žemiausioje įmanomoje kvantinėje būsenoje ... taigi BEC turi tūrines savybes, visiškai skirtingas nuo bet kurios kitos materijos būsenos (kvantinės). elgesys tampa makroskopinis).
Astrofizikoje yra nemažai egzotiškų materijos būsenų; pavyzdžiui, baltosiose nykštukinėse žvaigždėse medžiagai neleidžiama toliau (gravitaciniu) žlugti dėl elektronų degeneracijos slėgio; tas pats dalykas atsitinka ir neutroninėse žvaigždėse, išskyrus tai, kad jo neutronų degeneracijos slėgis (taip pat gali būti dar ekstremalesnė materijos būsena, kurią palaiko kvarko degeneracijos slėgis!). Taip pat yra įprastų plazmų atitikmuo: kvarko-gluono plazma (paprastoje plazmoje, sudarytoje iš vandenilio, atomai suskaidomi į elektronus ir protonus; kvarko-gluono plazmoje protonai ir neutronai „ištirpsta“ į juos sudarančius kvarkus ir gluonus).
Ar yra susijusių „Space Magazine“ istorijų? Tikrai! Pvz .: Pamirškite neutronines žvaigždes, varškės žvaigždes, kurios gali būti tankiausios visatos kūneliai, „Schwarzschild“ spindulys ir naujos kartos magnetoplazmos raketa gali būti išbandyta kosminėje stotyje.
Medžiagos būsenos, įskaitant kai kurias egzotiškas, yra tai, ką rasite aptarę Astronomijos aktoriai; pavyzdžiui, šią klausimų laidą.
Šaltiniai:
Vikipedija
Purdue universitetas
Niujorko universitetas
Vikipedija: Bose-Einšteino kondensatas
