Materiaalse oleku ja faasi erinevus

Materiaalne seisund vs. faas
 

Füüsikas võib asjaks pidada midagi, millel on puhkemass; see on aine universumis. See võib olla kas väikseim massiosake või universumi suurim täht. Asi, mille pärast me muretseme, koosneb ainult 4,6% universumist ja ülejäänud mass asub veel tuvastamatus vormis.

Nagu energia, võib ka mateeria eksisteerida mitmel kujul. Neid vorme nimetatakse mateeria olekuteks. Aatomite ja molekulide olekuolukorras võivad olla erinevad konfiguratsioonid. Neid nimetatakse faasideks.

Mis on asja faas?

Eristatava piiriga eraldatud heterogeense süsteemi homogeenset osa nimetatakse faasiks. Üldiselt osutab see ruumalale, kus aine kõik omadused on ühtlased ja füüsikalised omadused erinevad.

Näiteks kaaluge veekeetja sisemust, kui vesi keeb. Vesi (vedelik) hõivab veekeetja põhjaosa ning on veekeetja seinte ja veepinna vahel eraldatud. Ja selles piirkonnas on keemilised ja füüsikalised omadused ühesugused. Vahetult veepinna kohal on ala täidetud auru ja õhu seguga. Ka selles piirkonnas loovad veekeetja seinad ja veepind eristatava piiri ning kogu piirkonna omadusi võib pidada ühtlasteks. Sel juhul on keev vesi ühefaasiline ja auruõhusegu on ühefaasiline. Seega võib seda süsteemi pidada kahefaasiliseks süsteemiks. Mõelge, et vesi ja bensiin valatakse läbipaistvasse pudelisse. See on ka kahefaasiline süsteem, kus kaks vedelikku on selgelt marginaaliga eraldatud.

Aine faaside uurimine on oluline aine füüsikaliste omaduste kindlaksmääramisel pärast teisendusi. Protsesside ajal võivad toimuda faasisiirded ja üleminekuid saab näidata faasiskeemiga. Faasiskeem on diagramm, mis näitab, kuidas erinevad faasid võivad esineda erinevates tasakaalutingimustes. Kui mitmefaasilise süsteemi koostis ei muutu, siis öeldakse, et see on faasitasakaaluses.

Mis on asja olek?

Aine olekuks loetakse selle erinevaid vorme, mis võivad erinevates faasides toimuda. Kolm mateeria klassikalist olekut on tahke, vedel ja gaasiline.

Tahketes ja vedelikes on molekulidevahelised jõud tugevad ja neid peetakse kondenseerunud olekuteks. Tahketel ainetel on tugevaimad molekulidevahelised jõud; seetõttu hoiavad need jõud konstruktsiooni tihedalt koos. Seetõttu on tahke aine kuju muutumatu.

Vedelikes on molekulidevahelised jõud suhteliselt nõrgad; seetõttu hoitakse neid mõõdukalt koos. Ja molekulid võivad libiseda üksteist mööda, kuid jõud on piisavalt tugevad, et mitte lasta neil põgeneda. Gaasides on molekulidevahelised jõud nõrgad tasemel, et neid hoitaks koos väga kergelt. Ja nad saavad libiseda üksteisest mööda ja hõivata täielikult mahutatud ruumala.

Aine olek muutub sõltuvalt nende sisemisest energia tasemest ja temperatuurist, mis on sisemise energia näitaja. Kõrgemal temperatuuril on molekulide vibratsioon tugev, et nad konkureerivad molekulidevaheliste jõududega sidemetest vabanemiseks. Tahketes ainetes on sisemine energia väiksem ja kui sisemist energiat suurendatakse konkreetsel tasemel, siis sidemed lähevad lahti ja tahke jää muutub vedelaks. Siseenergia / temperatuuri edasisel tõusul muutub vedelik gaasiks.

Plasmat peetakse ka matemaatiliseks füüsikaliseks olekuks, kus gaasi elektronid eemaldatakse ja nii elektronide kui ka tuumade energia tase on väga kõrge. Enamik universumi ainest on sellisel kujul; suurtes tähtedevahelistes pilvedes, mida nimetatakse tähtedevahelisteks pilvedeks, ja tähtedes, kus tekitatud soojus muudab need plasmaks.

Klaasi ja vedelkristalle peetakse füüsikas ka eraldi olekuteks. Ja väga madalatel temperatuuridel moodustab aine erinevad olekud supervedelike ja Bose-Einsteini kondensaatidena. Äärmuslikel juhtudel peetakse musti auke ka teiseks mateeria olekuks, mille täpseid füüsikalisi omadusi me ei tea.

Mis vahe on asja seisul ja etapil??

• Faas on ühtlaste keemiliste ja füüsikaliste omadustega piirkond, mida eraldavad eristatavad piirid.

• Aine olekud on vormid, milles võivad esineda erinevad faasid. Tahke, vedel ja gaas on maakera levinumad olekud.

• Ühes mateeria olekus võivad faasid esineda mitmel kujul. Näiteks kaaluge pudelit bensiini ja veega. Mõlemad on vedelas olekus, kuid erinevates faasides. Sama kontseptsiooni saab kohaldada tahkete ainete suhtes, ehkki gaasid kipuvad seda rikkuma, kuid mitte otsesõnu.