Was sind die Phasen der Materie?

Autor: Roger Morrison
Erstelldatum: 26 September 2021
Aktualisierungsdatum: 1 November 2024
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Alle Materie im bekannten Universum besteht aus Atomen. Jede Substanz hat eine bestimmte Atomstruktur, die aus bestimmten Kombinationen von Protonen, Elektronen und Neutronen besteht. Der Zustand, in dem Materie existiert, wird als Phase bezeichnet. Es gibt vier Materiephasen, in denen alles auf der Erde erklärt werden kann: fest, flüssig, gasförmig oder Plasma.


Wasser ist ein Beispiel für flüssiges Material (Jupiterimages / Photos.com / Getty Images)

Solide

Materie im Festkörper besteht aus Atomen und Molekülen, die durch molekulare Kräfte stark gebunden sind. Der Feststoff hat eine feste Form und bestimmt sein Volumen. Die Atome im Festkörper schwingen, aber diese kleine, schnelle Bewegung ist oft schwer zu erkennen. Der Feststoff kann kristallin oder amorph sein. Kristalline Festkörperatome neigen dazu, dicht gepackt und durch Atombindungen gesichert zu sein, Beispiele sind Quarz und Salz. Amorphe Feststoffe können entweder in einem "glasartigen" oder "gezwickelten" Zustand vorliegen, ein Beispiel ist Fensterglas.

Flüssigkeit

Die molekularen Kräfte in einer Flüssigkeit sind nicht so stark wie die des Festkörpers, daher fließt die Flüssigkeit trotz eines definierten Volumens. Aufgrund dieser Strömung nimmt eine Flüssigkeit typischerweise die Form des Behälters an, der sie enthält. Die einzige Ausnahme ist die Schwerelosigkeit. In diesem Zustand hat eine Flüssigkeit in einer freien Oberfläche die Form eines Kreises, nicht die Oberfläche. Die Flüssigkeitsteilchen ähneln denen des Feststoffs und auch deren Dichte.


Gas

Das Material im gasförmigen Zustand hat keine definierte Form oder Volumen. Wenn Sie in einem Container eingeschlossen sind, wird dies Ihre Form sein. Andernfalls breitet sich das Gas unbegrenzt aus, bis es auf einen Widerstand stößt. Im Gegensatz zu Feststoffen und Flüssigkeiten werden die Partikel in einem Gas so abgeschieden, dass sie zu einer geringen Dichte führen. Flüssiges Wasser, das über 100 ° C oder 212 ° F erhitzt wird, wird zu Gas. Andere Beispiele für Gase sind Stickstoff, Sauerstoff und Helium (zum Füllen von Ballons).

Plasma

Erst vor kurzem haben Wissenschaftler begonnen, den vierten Zustand der Materie, Plasma, als ionisiertes Gas zu untersuchen. Plasma ist das Material, das bei extrem hohen Temperaturen wie der Sonne oder dem Mädchen während des Wiedereintritts eines Raumschiffs in der Erdatmosphäre gefunden wird. Außerhalb der Erde bestehen bis zu 99% des sichtbaren Universums sowie vieles, was nicht sichtbar ist, aus Plasma. Im Plasma schwimmen Protonen, Neutronen und Elektronen im Gegensatz zu Festkörpern und Flüssigkeiten frei. Kollisionen zwischen Partikeln im Plasma sind aufgrund ihrer geringen Dichte schwer zu erreichen. Plasmen können auch in Flammen, Strahlen und Auroras der Erde gefunden werden.


Der "fünfte Stand"

In den 1920er Jahren prognostizierten Satyendra Nath Bose und Albert Einstein den fünften Zustand der Materie. Dies wird heutzutage als Bose-Einstein-Kondensation bezeichnet und wurde erst kürzlich entdeckt. Diese Kondensation bezieht sich auf den Zusammenbruch von Atomen in einem einzigen Zustand, der im Wesentlichen entgegengesetzt zu ihrem Verhalten im Plasma ist. Die Bose-Einstein-Kondensation tritt nur bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auf. Diese Temperaturen sind zu niedrig, um sich außerhalb des Labors überall auf der Erde zu reproduzieren.