Atšķirība starp lietas stāvokli un fāzi

Materiālais stāvoklis vs lietas fāze
 

Fizikā par kaut ko var uzskatīt kaut ko tādu, kam ir atpūtas masa; tā ir viela Visumā. Tās var būt vai nu mazākās daļiņas ar masu, vai lielākās Visuma zvaigznes. Jautājums, par kuru mēs uztraucamies, sastāv tikai no 4,6% no Visuma, bet pārējā masa atrodas vēl nenosakāmās formās.

Tāpat kā enerģija, arī matērija var pastāvēt daudzos veidos. Šīs formas sauc par matērijas stāvokļiem. Matērijas stāvoklī atomiem un molekulām var būt dažādas konfigurācijas. Tās sauc par fāzēm.

Kas ir lietas fāze?

Viendabīgo neviendabīgās sistēmas daļu, kas atdalīta ar skaidri nodalāmu robežu, sauc par fāzi. Tas parasti attiecas uz tilpumu telpā, kur visas vielas īpašības ir vienādas un fizikālās īpašības ir atšķirīgas.

Piemēram, apsveriet ūdens tējkannas iekšpusi, kad ūdens vārās. Ūdens (šķidrums) aizņem tējkannas apakšējo daļu, un to atdala tējkannas sienas un augšējā ūdens virsma. Un visā šajā reģionā ķīmiskās un fizikālās īpašības ir vienādas. Tieši virs ūdens virsmas laukums ir piepildīts ar tvaika un gaisa maisījumu. Arī šajā reģionā tējkannas sienas un ūdens virsma veido atšķirīgu robežu, un īpašības visā reģionā var uzskatīt par vienādām. Šajā gadījumā verdošs ūdens ir viena fāze, un tvaika gaisa maisījums ir viena fāze. Tātad šo sistēmu var uzskatīt par divfāžu sistēmu. Apsveriet ūdeni un benzīnu, kas ielej caurspīdīgā pudelē. Šī ir arī divfāžu sistēma, kurā abus šķidrumus skaidri atdala ar rezervi.

Vielas fāžu izpēte ir svarīga, lai noteiktu vielas fizikālās īpašības pēc pārvērtībām. Procesu laikā var notikt fāžu pārejas, un pārejas var attēlot ar fāžu diagrammu. Fāžu diagramma ir diagramma, kas parāda, kā atšķirīgas fāzes var notikt dažādos līdzsvara apstākļos. Ja daudzfāzu sistēmas sastāvs paliek nemainīgs, tiek uzskatīts, ka tas ir fāzes līdzsvarā.

Kas ir lietas būtība?

Jautājuma atšķirīgās formas dažādās fāzēs var uzskatīt par matērijas stāvokli. Trīs klasiski matērijas stāvokļi ir cietā, šķidrā un gāzu.

Cietās un šķidrumos starpmolekulārie spēki ir spēcīgi un tiek uzskatīti par kondensētiem stāvokļiem. Cietām vielām ir visspēcīgākie starpmolekulārie spēki; tāpēc konstrukcija ir cieši turēta kopā ar šiem spēkiem. Tāpēc cietās vielas forma nemainās.

Šķidrumos starpmolekulārie spēki ir salīdzinoši vāji; tāpēc viņi mēreni tiek turēti kopā. Un molekulas var slīdēt garām viena otrai, bet spēki ir pietiekami spēcīgi, lai neļautu tām izbēgt. Gāzēs starpmolekulārie spēki ir vāji tādā līmenī, ka tos ļoti viegli tur kopā. Viņi var slīdēt garām viens otram un pilnībā aizņemt tajā ievietoto tilpumu.

Materiāls maina stāvokli atkarībā no to iekšējās enerģijas līmeņa un temperatūras, kas ir iekšējās enerģijas indikators. Augstākā temperatūrā molekulu vibrācijas ir spēcīgas, ka tās konkurē ar starpmolekulāriem spēkiem, lai atbrīvotos no saitēm. Cietās vielās iekšējā enerģija ir mazāka, un, palielinot iekšējo enerģiju noteiktā līmenī, saites atbrīvojas, un cietais ledus kļūs šķidrs. Ar turpmāku iekšējās enerģijas / temperatūras paaugstināšanos šķidrums pārveidosies par gāzi.

Plazma tiek uzskatīta arī par matērijas fizisko stāvokli, kurā gāzes elektroni tiek noņemti, un gan elektronu, gan kodolu enerģijas līmenis ir ļoti augsts. Lielākā daļa Visuma matēriju ir šādā formā; plašajos mākoņos starp zvaigznēm, ko sauc par starpzvaigžņu mākoņiem, un zvaigznēs, kur radītais siltums pārvērš tos plazmā.

Stiklu un šķidros kristālus fizikā uzskata arī par atsevišķiem stāvokļiem. Un ļoti zemā temperatūrā matērija veido dažādus stāvokļus kā superfluīdi un Bose-Einšteina kondensāti. Ārkārtējos gadījumos melnie caurumi tiek uzskatīti arī par citu matērijas stāvokli, no kuriem mēs nezinām precīzas fizikālās īpašības.

Kāda ir atšķirība starp lietas stāvokli un fāzi?

• Fāze ir reģions ar vienādām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām, un to atdala atšķirīgas robežas.

• Matērijas stāvokļi ir formas, kurās var pastāvēt dažādas fāzes. Cietais, šķidrais un gāze ir visizplatītākie matērijas stāvokļi uz Zemes.

• Vienā matērijas stāvoklī var pastāvēt dažādas fāžu formas. Piemēram, ņemiet vērā pudeli ar benzīnu un ūdeni. Abi ir šķidrā stāvoklī, bet dažādās fāzēs. To pašu jēdzienu var attiecināt arī uz cietām vielām, kaut arī gāzes parasti to pārkāpj, bet ne tieši.