W fizyce , o stan materii jest jednym z czterech zwykłych formach, że każda substancja w przyrodzie można zabrać ze sobą: stałym , ciekłym , gazowym , osocza . Różne właściwości substancji różnią się w zależności od stanu: stopień spójność , gęstość , struktury krystalicznej , współczynnik załamania ... Te właściwości powodują różne „zachowania” opisany prawami fizyki: ciągliwość , plastyczność , lepkość , prawo gazów doskonałych ...
Cztery najbardziej znane stany, które może przyjąć każda substancja, w zależności od warunków temperatury i ciśnienia, to:
Istnieją inne, bardziej egzotyczne stany materii, które są osiągalne tylko w przypadku niektórych materiałów pod pewnymi warunkami:
Zachowania materii nie zawsze są jednolite w tym samym stanie. Tak więc istnieją stany pośrednie, w których obserwujemy ciało stałe zachowujące się jak płyn (materiał proszkowy lub ziarnisty) lub przeciwnie, ciecz o pewnych właściwościach specyficznych dla ciał stałych. Zachowania te mogą wynikać z bardziej lub mniej bliski mieszanek kilku etapach, zwane członkowskich, wielofazowych ( emulsje , pasty , pianki , pudry , żele , aerozole , itp ).
Można też spotkać materię w stanie poza równowagą termodynamiczną; właściwości materiału zależą wtedy od czasu, ponieważ materiał rozluźnia się , nigdy nie osiągając równowagi termodynamicznej. Każdy materiał niejednorodny przestrzennie będzie objęty tą definicją, o ile te niejednorodności przestrzenne spowodują wewnętrzne naprężenia, co implikuje stan niestabilności termodynamicznej. Niemniej jednak czasy relaksacji takich systemów mogą osiągać tak długie okresy, że są one nieobserwowalne eksperymentalnie (sięgające kilkudziesięciu tysięcy lat).
Wśród tych materiałów jest wiele układów miękkiej materii, ani stałych, ani płynnych, takich jak szklanki , żele czy pasty. Nie można już wtedy mówić o diagramie fazowym (odnoszącym się do termodynamicznie stabilnego stanu skupienia), przy czym terminem używanym wówczas był diagram stanu. Diagramy stanu ujednolicające zachowania systemów przeciążonych zostały opracowane dla wielu systemów z interakcjami typu repelentu (ziarniste, szkła z interakcją wykluczoną objętości, itp.) Przez Liu i Nagela w 1998 r., A także dla systemów z interakcją typu atrakcyjnego przez Trappe, Prasad, Cipelletti, Segre i Weitz w 2001 roku.
W skali makroskopowej ciało stałe:
W stanie stałym cząstki ( atomy , cząsteczki lub jony ) są połączone ze sobą wiązaniami chemicznymi, które ustalają ich wzajemne położenie.
W skali makroskopowej ciecz:
W stanie ciekłym cząstki są słabo związane: w przeciwieństwie do stanu stałego mogą poruszać się samorzutnie względem siebie (odkształcalność), ale w przeciwieństwie do stanu gazowego nie są niezależne (nieściśliwość). Można też powiedzieć, że ich energia cieplna jest wystarczająca, aby mogły się poruszać, ale nie mogły uciec ...
Stan ciekły jest stanem płynnym , to znaczy doskonale odkształcalnym.
W skali makroskopowej gaz:
W stanie gazowym cząstki są bardzo słabo związane, prawie niezależne (są uważane za niezależne w modelu gazu doskonałego , który dobrze opisuje zachowanie gazów niskiego ciśnienia ).
Podobnie jak stan ciekły, stan gazowy jest stanem płynnym.
Ciało w stanie gazowym składa się tylko z atomów i cząsteczek.
Na makroskopowej skali , o osocze :
W stanie plazmy cząstki odrywają się od swoich elektronów, nazywa się to zupą kwarkową, gdy stan plazmy rozciąga się na dużą odległość.
stan | Stan skondensowany | Płyn | Formularz | Tom | Ściśliwość | Pojemność transmisji |
---|---|---|---|---|---|---|
Solidny | tak | Nie | Zdefiniowane | Zdefiniowane | Praktycznie zero | Nic |
Ciekły | tak | tak | Nieokreślony | Zdefiniowane | Bardzo słaby | Powolny |
Gaz | Nie | tak | Nieokreślony | Nieokreślony | Bardzo wysoki | Bardzo szybki |
Osocze | Nie | tak | Nieokreślony | Nieokreślony | Skrajny | Skrajny |
Przejście z jednego stanu skupienia do drugiego nazywa się zmianą stanu. Ta zmiana zachodzi pod wpływem zmiany objętości, temperatury i / lub ciśnienia.