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Materie hat eine feste Form, eine flüssige Form und eine gasförmige Form - die sogenannten physikalischen Zustände der Materie. In jedem dieser Zustände verhalten sich die Partikel der Substanz auf sehr unterschiedliche Weise, und eine Substanz kann durch einen sogenannten Phasenwechsel, der üblicherweise aus Temperaturänderungen resultiert, von einem Zustand in den anderen übergehen.
Festzustand
Wenn sich eine Materie im Festkörper befindet, sind ihre Moleküle fest gebunden - die Form und das Volumen eines Festkörpers sind normalerweise fest. Die Kräfte, die die Partikel zwischen sich anziehen, sind in Festkörpern besonders stark, halten sie dicht und in bestimmten Positionen, wodurch verhindert wird, dass sie brechen oder komprimiert werden. Die Dichte eines Feststoffs steigt mit der Abnahme der Temperatur, dh je kälter es ist, desto schwächer sind die Schwingungen der Partikel, wodurch sie sich noch fester verbinden. Feststoffe können als amorph oder kristallin klassifiziert werden, wenn Partikel geometrische Muster bilden. Kristalle in amorphen Festkörpern wie z. B. Ton können freier und zufällig angeordnet werden, sodass sich das Material ändern kann.
Flüssiger Zustand
Im flüssigen Zustand bewegen sich die Partikel einer Substanz freier, nachdem sie Wärmeenergie gewonnen haben. Die Form einer Flüssigkeit wird durch die Form ihres Behälters bestimmt. Obwohl seine Teilchen nicht so fest gebunden sind wie in einem Festkörper, gibt es in flüssigen Substanzen immer noch Anziehungskräfte, die ihre Moleküle freier binden; Außerdem sind flüssige Substanzen nicht komprimierbar. Die Teilchen einer Flüssigkeit haben mehr Energie als die eines Festkörpers und können sich innerhalb einer bestimmten Entfernung von den anderen bewegen, und da die Teilchen in einer Flüssigkeit weiter entfernt sind, ist das Volumen einer flüssigen Substanz größer als ihr Volumen im Festkörper.
Gasförmiger Zustand
Die Form und das Volumen eines Gases werden durch die Form und das Volumen des Behälters, in dem es enthalten ist, bestimmt, und anders als bei der Flüssigkeit tritt ein Gas aus seinem Behälter aus, wenn keine Kappe vorhanden ist. Die Partikel in einem Gas haben eine große Bewegungsfreiheit und organisieren sich nicht in einer geordneten Weise, da die Anziehungskräfte zwischen ihnen schwach oder nicht vorhanden sind. Die Gaspartikel haben eine große Menge an kinetischer Energie, die kontinuierlich zwischen ihnen übertragen wird, wenn sie sich bewegen und aufeinander treffen.
Phasenwechsel
Phasenänderungen treten aufgrund von Änderungen der Temperatur und des Atmosphärendrucks auf. Ein Feststoff wird flüssig, wenn er bis zum Schmelzpunkt erhitzt wird, wenn die Wärme den Partikeln genug Energie verleiht, um ihre Struktur zu lockern und flüssig zu werden.Beim Siedepunkt gibt die Wärme eine Flüssigkeit, die ausreicht, um die Partikel auf ihrer Oberfläche aus der Struktur zu entweichen und zu Gas zu verdampfen. Bei niedrigen Atmosphärendrucken kann eine Flüssigkeit auch bei niedrigerer Temperatur sieden. Damit ein Gas flüssig werden kann, muss es so weit abgekühlt sein, dass seine Partikel Energie verlieren und kondensieren, wodurch Bindungen gebildet werden, die stark genug sind, um sie in einem flüssigen Zustand einzufangen. Damit eine Flüssigkeit fest wird, muss sie gefroren sein, so dass ihre Partikel sehr wenig Energie haben und eng verbunden sind.