Ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap ay karaniwang tinatawag na kakayahang mapanatili ang hugis at dami nito. Ang isang karagdagang tampok ay ang mga paraan kung saan ang isang sangkap ay pumasa mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa. Batay dito, tatlong estado ng pagsasama-sama ay nakikilala: solid, likido at gas. Ang kanilang mga nakikitang katangian ay ang mga sumusunod:

Ang isang solidong katawan ay nagpapanatili ng parehong hugis at lakas. Maaari itong pumasa pareho sa isang likido sa pamamagitan ng pagtunaw, at direkta sa isang gas sa pamamagitan ng sublimation.
- Liquid - nagpapanatili ng lakas ng tunog, ngunit hindi hugis, iyon ay, mayroon itong pagkalikido. Ang natapong likido ay may posibilidad na kumakalat nang walang katapusan sa ibabaw kung saan ito ibinuhos. Ang isang likido ay maaaring pumasa sa isang solid sa pamamagitan ng pagkikristal, at sa isang gas sa pamamagitan ng pagsingaw.
- Gas - hindi nagpapanatili ng alinman sa hugis o volume. Ang gas sa labas ng anumang lalagyan ay may posibilidad na lumawak nang walang katiyakan sa lahat ng direksyon. Tanging ang grabidad lamang ang makakapigil sa kanya na gawin ito, salamat sa kung saan ang atmospera ng daigdig ay hindi nawawala sa kalawakan. Ang isang gas ay pumasa sa isang likido sa pamamagitan ng condensation, at direkta sa isang solid ay maaaring dumaan sa pag-ulan.

Mga yugto ng paglipat

Ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa ay tinatawag na isang yugto ng paglipat, dahil ang pang-agham na estado ng pagsasama-sama ay isang yugto ng bagay. Halimbawa, ang tubig ay maaaring umiral sa isang solidong bahagi (yelo), likido (ordinaryong tubig) at gas (singaw).

Ang halimbawa ng tubig ay mahusay ding naipakita. Kung ano ang nakabitin sa bakuran upang matuyo sa isang nagyelo na walang hangin na araw ay agad na nagyeyelo, ngunit pagkaraan ng ilang sandali ito ay naging tuyo: ang yelo ay nag-sublimate, na direktang nagiging singaw ng tubig.

Bilang isang patakaran, ang paglipat ng phase mula sa isang solid sa isang likido at gas ay nangangailangan ng pag-init, ngunit ang temperatura ng daluyan ay hindi tumataas: ang thermal energy ay ginugol sa pagsira ng mga panloob na bono sa sangkap. Ito ang tinatawag na latent heat. Sa panahon ng reverse phase transition (condensation, crystallization), ang init na ito ay pinakawalan.

Iyon ang dahilan kung bakit ang mga pagkasunog ng singaw ay lubhang mapanganib. Kapag ito ay dumating sa contact sa balat, ito condenses. Ang nakatagong init ng evaporation/condensation ng tubig ay napakataas: sa bagay na ito, ang tubig ay isang maanomalyang substance; Kaya naman posible ang buhay sa Earth. Sa panahon ng pagkasunog ng singaw, ang nakatagong init ng condensation ng tubig ay "nagpapainit" sa nasunog na lugar nang napakalalim, at ang mga kahihinatnan ng pagkasunog ng singaw ay mas malala kaysa sa isang apoy sa parehong lugar ng katawan.

Pseudopases

Ang pagkalikido ng likidong bahagi ng isang sangkap ay tinutukoy ng lagkit nito, at ang lagkit ay tinutukoy ng likas na katangian ng panloob na mga bono, kung saan ang susunod na seksyon ay nakatuon. Ang lagkit ng isang likido ay maaaring napakataas, at ang gayong likido ay maaaring dumaloy nang hindi mahahalata sa mata.

Ang klasikong halimbawa ay salamin. Ito ay hindi isang solid, ngunit isang napaka-malapot na likido. Pakitandaan na ang mga glass sheet sa mga bodega ay hindi kailanman iniimbak na nakasandal sa dingding. Sa loob ng ilang araw sila ay lumubog sa ilalim ng kanilang sariling timbang at hindi na magagamit.

Ang iba pang halimbawa ng pseudo-solid na katawan ay shoe pitch at construction bitumen. Kung nakalimutan mo ang angular na piraso ng bitumen sa bubong, sa tag-araw ay kumakalat ito sa isang cake at dumikit sa base. Ang mga pseudo-solid na katawan ay maaaring makilala mula sa mga tunay sa pamamagitan ng likas na katangian ng pagkatunaw: ang mga tunay ay maaaring mapanatili ang kanilang hugis hanggang sa kumalat sila nang sabay-sabay (hinahinang kapag naghihinang), o lumutang, na naglalabas ng mga puddle at batis (yelo). At ang napakalapot na likido ay unti-unting lumalambot, tulad ng parehong pitch o bitumen.

Ang mga sobrang malapot na likido, ang pagkalikido nito ay hindi napapansin sa loob ng maraming taon at dekada, ay mga plastik. Ang kanilang mataas na kakayahang mapanatili ang kanilang hugis ay ibinibigay ng malaking molekular na timbang ng mga polimer, maraming libu-libo at milyon-milyong mga atomo ng hydrogen.

Ang istraktura ng mga yugto ng bagay

Sa yugto ng gas, ang mga molekula o mga atomo ng isang sangkap ay napakalayo, maraming beses na mas malaki kaysa sa distansya sa pagitan nila. Sila ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa paminsan-minsan at hindi regular, sa panahon lamang ng mga banggaan. Ang pakikipag-ugnayan mismo ay nababanat: sila ay nagbanggaan na parang matitigas na bola, at agad na nagkalat.

Sa isang likido, ang mga molekula/atom ay patuloy na "nararamdaman" sa isa't isa dahil sa napakahina na mga bono na may likas na kemikal. Ang mga bono na ito ay nasira sa lahat ng oras at agad na naibalik muli, ang mga molekula ng likido ay patuloy na gumagalaw sa isa't isa, at samakatuwid ang likido ay dumadaloy. Ngunit upang maging gas, kailangan mong sirain ang lahat ng mga bono nang sabay-sabay, at nangangailangan ito ng maraming enerhiya, kaya naman pinapanatili ng likido ang dami nito.

Kaugnay nito, ang tubig ay naiiba sa iba pang mga sangkap dahil ang mga molekula nito sa isang likido ay konektado sa pamamagitan ng tinatawag na mga bono ng hydrogen, na medyo malakas. Samakatuwid, ang tubig ay maaaring maging isang likido sa isang normal na temperatura para sa buhay. Maraming mga sangkap na may timbang na molekular na sampu at daan-daang beses na mas malaki kaysa sa tubig, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ay mga gas, tulad ng hindi bababa sa ordinaryong gas sa bahay.

Sa isang solid, ang lahat ng mga molekula nito ay matatag sa lugar dahil sa malakas na mga bono ng kemikal sa pagitan nila, na bumubuo ng isang kristal na sala-sala. Ang mga kristal ng tamang anyo ay nangangailangan ng mga espesyal na kondisyon para sa kanilang paglaki at samakatuwid ay bihirang matatagpuan sa kalikasan. Karamihan sa mga solid ay mga conglomerates ng maliliit at maliliit na kristal - mga crystallites, na mahigpit na pinag-uugnay ng mga puwersang mekanikal at elektrikal.

Kung nakita ng mambabasa, halimbawa, ang isang basag na semi-axle ng isang kotse o isang cast-iron grate, kung gayon ang mga butil ng crystallites sa scrap ay makikita sa isang simpleng mata. At sa mga fragment ng sirang porselana o faience dish, maaari silang maobserbahan sa ilalim ng magnifying glass.

Plasma

Tinutukoy din ng mga physicist ang ikaapat na pinagsama-samang estado ng bagay - plasma. Sa plasma, ang mga electron ay pinunit mula sa atomic nuclei, at ito ay pinaghalong mga particle na may kuryente. Ang plasma ay maaaring maging napaka-siksik. Halimbawa, ang isang cubic centimeter ng plasma mula sa loob ng white dwarf star ay tumitimbang ng sampu at daan-daang tonelada.

Ang plasma ay nakahiwalay sa isang hiwalay na estado ng pagsasama-sama dahil ito ay aktibong nakikipag-ugnayan sa mga electromagnetic field dahil sa katotohanan na ang mga particle nito ay sinisingil. Sa libreng espasyo, ang plasma ay may posibilidad na lumawak, lumalamig at nagiging gas. Ngunit sa ilalim ng impluwensya ng mga electromagnetic field, maaari nitong mapanatili ang hugis at dami nito sa labas ng sisidlan, tulad ng isang solidong katawan. Ang pag-aari ng plasma na ito ay ginagamit sa mga thermonuclear power reactor - mga prototype ng mga power plant sa hinaharap.

Estado ng pagsasama-sama- ito ay isang estado ng bagay sa isang tiyak na hanay ng mga temperatura at presyon, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga katangian: ang kakayahan (solid na katawan) o kawalan ng kakayahan (likido, gas) upang mapanatili ang dami at hugis; ang pagkakaroon o kawalan ng long-range (solid) o short-range (liquid) order at iba pang mga katangian.

Ang isang sangkap ay maaaring nasa tatlong estado ng pagsasama-sama: solid, likido o gas, sa kasalukuyan ay isang karagdagang plasma (ionic) na estado ay nakahiwalay.

AT puno ng gas estado, ang distansya sa pagitan ng mga atomo at mga molekula ng isang sangkap ay malaki, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay maliit, at ang mga particle, na gumagalaw nang random sa kalawakan, ay may malaking kinetic energy na lumalampas sa potensyal na enerhiya. Ang materyal sa estado ng gas ay walang hugis o dami nito. Pinupuno ng gas ang lahat ng magagamit na espasyo. Ang estado na ito ay tipikal para sa mga sangkap na may mababang density.

AT likido estado, tanging ang maikling hanay na pagkakasunud-sunod ng mga atomo o molekula ang napanatili, kapag ang mga hiwalay na seksyon na may ayos na pag-aayos ng mga atom ay pana-panahong lumilitaw sa dami ng isang sangkap, gayunpaman, ang magkaparehong oryentasyon ng mga seksyong ito ay wala din. Ang short-range order ay hindi matatag at maaaring mawala o muling lumitaw sa ilalim ng pagkilos ng mga thermal vibrations ng mga atom. Ang mga molekula ng isang likido ay walang tiyak na posisyon, at sa parehong oras wala silang ganap na kalayaan sa paggalaw. Ang materyal sa likidong estado ay walang sariling hugis, ito ay nagpapanatili lamang ng lakas ng tunog. Ang likido ay maaaring sumakop lamang ng isang bahagi ng dami ng sisidlan, ngunit malayang dumadaloy sa buong ibabaw ng sisidlan. Ang estado ng likido ay karaniwang itinuturing na intermediate sa pagitan ng solid at gas.

AT solid sangkap, ang pag-aayos ng mga atomo ay nagiging mahigpit na tinukoy, regular na iniutos, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga particle ay kapwa balanse, kaya ang mga katawan ay nagpapanatili ng kanilang hugis at dami. Ang regular na nakaayos na pag-aayos ng mga atomo sa espasyo ay nagpapakilala sa mala-kristal na estado, ang mga atomo ay bumubuo ng isang kristal na sala-sala.

Ang mga solid ay may amorphous o crystalline na istraktura. Para sa walang hugis Ang mga katawan ay nailalarawan lamang sa pamamagitan ng isang maikling pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga atomo o molekula, isang magulong pag-aayos ng mga atomo, molekula o ion sa kalawakan. Ang mga halimbawa ng mga amorphous na katawan ay salamin, pitch, at pitch, na lumilitaw na nasa isang solidong estado, bagaman sa katotohanan ay mabagal ang daloy ng mga ito, tulad ng isang likido. Ang mga amorphous na katawan, hindi tulad ng mga mala-kristal, ay walang tiyak na punto ng pagkatunaw. Ang mga amorphous na katawan ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga mala-kristal na solid at likido.

Karamihan sa mga solid ay mayroon mala-kristal isang istraktura na nailalarawan sa pamamagitan ng isang nakaayos na pag-aayos ng mga atomo o molekula sa kalawakan. Ang istraktura ng kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahabang hanay na pagkakasunud-sunod, kapag ang mga elemento ng istraktura ay pana-panahong paulit-ulit; walang ganoong regular na pag-uulit sa short-range order. Ang isang katangian ng isang mala-kristal na katawan ay ang kakayahang mapanatili ang hugis nito. Ang isang tanda ng isang perpektong kristal, ang modelo kung saan ay isang spatial na sala-sala, ay ang pag-aari ng simetrya. Ang simetrya ay nauunawaan bilang ang teoretikal na kakayahan ng kristal na sala-sala ng isang solidong katawan na ihanay sa sarili nito kapag ang mga punto nito ay nasasalamin mula sa isang tiyak na eroplano, na tinatawag na eroplano ng simetrya. Ang simetrya ng panlabas na anyo ay sumasalamin sa simetrya ng panloob na istraktura ng kristal. Halimbawa, ang lahat ng mga metal ay may mala-kristal na istraktura, na nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang uri ng simetrya: kubiko at heksagonal.

Sa mga amorphous na istruktura na may hindi maayos na pamamahagi ng mga atomo, ang mga katangian ng sangkap ay pareho sa iba't ibang direksyon, ibig sabihin, ang mga malasalamin (amorphous) na sangkap ay isotropic.

Ang lahat ng mga kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng anisotropy. Sa mga kristal, ang mga distansya sa pagitan ng mga atom ay nakaayos, ngunit ang antas ng pagkakasunud-sunod ay maaaring iba sa iba't ibang direksyon, na humahantong sa isang pagkakaiba sa mga katangian ng kristal na substansiya sa iba't ibang direksyon. Ang pag-asa ng mga katangian ng isang kristal na substansiya sa direksyon sa sala-sala nito ay tinatawag anisotropy ari-arian. Ang anisotropy ay nagpapakita ng sarili kapag sinusukat ang parehong pisikal at mekanikal at iba pang mga katangian. May mga katangian (density, heat capacity) na hindi nakadepende sa direksyon sa kristal. Karamihan sa mga katangian ay nakasalalay sa pagpili ng direksyon.

Posibleng sukatin ang mga katangian ng mga bagay na may tiyak na dami ng materyal: mga sukat - mula sa ilang milimetro hanggang sampu-sampung sentimetro. Ang mga bagay na ito na may istraktura na kapareho ng kristal na selula ay tinatawag na mga solong kristal.

Ang anisotropy ng mga pag-aari ay ipinapakita sa mga solong kristal at halos wala sa isang polycrystalline na substansiya na binubuo ng maraming maliliit na random na nakatuon na kristal. Samakatuwid, ang mga polycrystalline na sangkap ay tinatawag na quasi-isotropic.

Ang pagkikristal ng mga polimer, na ang mga molekula ay maaaring ayusin sa isang maayos na paraan sa pagbuo ng mga supramolecular na istruktura sa anyo ng mga bundle, coils (globules), fibrils, atbp., ay nangyayari sa isang tiyak na hanay ng temperatura. Ang kumplikadong istraktura ng mga molekula at ang kanilang mga pinagsama-sama ay tumutukoy sa tiyak na pag-uugali ng mga polimer sa pag-init. Hindi sila maaaring pumunta sa isang likidong estado na may mababang lagkit, wala silang gas na estado. Sa solidong anyo, ang mga polimer ay maaaring nasa malasalamin, mataas na nababanat at malapot na estado. Ang mga polimer na may mga linear o branched na molekula ay maaaring magbago mula sa isang estado patungo sa isa pa na may pagbabago sa temperatura, na nagpapakita ng sarili sa proseso ng pagpapapangit ng polimer. Sa fig. Ipinapakita ng 9 ang pag-asa ng pagpapapangit sa temperatura.

kanin. 9 Thermomechanical curve ng amorphous polymer: t c , t t, t p - temperatura ng paglipat ng salamin, pagkalikido at simula ng pagkabulok ng kemikal, ayon sa pagkakabanggit; I - III - mga zone ng isang malasalamin, mataas na nababanat at malapot na estado, ayon sa pagkakabanggit; Δ l- pagpapapangit.

Ang spatial na istraktura ng pag-aayos ng mga molekula ay tumutukoy lamang sa malasalamin na estado ng polimer. Sa mababang temperatura, ang lahat ng polimer ay nababanat nang elastiko (Larawan 9, zone I). Sa itaas ng temperatura ng paglipat ng salamin t c isang amorphous polymer na may linear na istraktura ay pumasa sa isang mataas na nababanat na estado ( sona II), at ang pagpapapangit nito sa malasalamin at mataas na nababanat na estado ay nababaligtad. Pag-init sa itaas ng pour point t t binabago ang polimer sa isang malapot na estado ( sona III). Ang pagpapapangit ng polimer sa malapot na estado ay hindi maibabalik. Ang isang amorphous polymer na may spatial (network, cross-linked) na istraktura ay walang malapot na estado, ang temperatura na rehiyon ng mataas na nababanat na estado ay lumalawak sa temperatura ng polymer decomposition t R. Ang pag-uugali na ito ay tipikal para sa mga materyal na uri ng goma.

Ang temperatura ng isang sangkap sa anumang pinagsama-samang estado ay nagpapakilala sa average na kinetic energy ng mga particle nito (atoms at molecules). Ang mga particle na ito sa mga katawan ay may pangunahing kinetic energy ng oscillatory motions na may kaugnayan sa sentro ng equilibrium, kung saan ang enerhiya ay minimal. Kapag naabot ang isang tiyak na kritikal na temperatura, ang solid na materyal ay nawawala ang lakas nito (katatagan) at natutunaw, at ang likido ay nagiging singaw: ito ay kumukulo at sumingaw. Ang mga kritikal na temperatura na ito ay ang mga punto ng pagkatunaw at pagkulo.

Kapag ang isang mala-kristal na materyal ay pinainit sa isang tiyak na temperatura, ang mga molekula ay gumagalaw nang napakalakas na ang matibay na mga bono sa polimer ay nasira at ang mga kristal ay nawasak - sila ay pumasa sa isang likidong estado. Ang temperatura kung saan ang mga kristal at likido ay nasa ekwilibriyo ay tinatawag na punto ng pagkatunaw ng kristal, o ang punto ng solidification ng likido. Para sa yodo, ang temperaturang ito ay 114 o C.

Ang bawat elemento ng kemikal ay may sariling punto ng pagkatunaw t pl na naghihiwalay sa pagkakaroon ng solid at likido, at ang boiling point t kip, na tumutugma sa paglipat ng likido sa gas. Sa mga temperaturang ito, ang mga sangkap ay nasa thermodynamic equilibrium. Ang isang pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ay maaaring sinamahan ng isang tulad ng pagtalon ng pagbabago sa libreng enerhiya, entropy, density, at iba pa. pisikal na dami.

Upang ilarawan ang iba't ibang estado sa Ang pisika ay gumagamit ng mas malawak na konsepto thermodynamic phase. Ang mga phenomena na naglalarawan ng mga paglipat mula sa isang yugto patungo sa isa pa ay tinatawag na kritikal.

Kapag pinainit, ang mga sangkap ay sumasailalim sa mga pagbabagong bahagi. Kapag natunaw (1083 o C), ang tanso ay nagiging likido kung saan ang mga atomo ay may maikling ayos lamang. Sa presyon ng 1 atm, kumukulo ang tanso sa 2310 ° C at nagiging gaseous na tanso na may random na nakaayos na mga atomo ng tanso. Sa punto ng pagkatunaw, ang mga presyon ng puspos na singaw ng kristal at likido ay pantay.

Ang materyal sa kabuuan ay isang sistema.

Sistema- isang pangkat ng mga sangkap na pinagsama pisikal, kemikal o mekanikal na pakikipag-ugnayan. yugto tinatawag na homogenous na bahagi ng system, na hiwalay sa iba pang bahagi mga pisikal na interface (sa cast iron: graphite + iron grains; sa yelo na tubig: yelo + tubig).Mga bahagi Ang mga sistema ay ang iba't ibang mga yugto na bumubuo sa isang ibinigay na sistema. Mga Bahagi ng System- ito ay mga sangkap na bumubuo sa lahat ng mga bahagi (mga bahagi) ng sistemang ito.

Ang mga materyales na binubuo ng dalawa o higit pang mga yugto ay nagkalat mga sistema. Ang mga sistema ng disperse ay nahahati sa mga sols, na ang pag-uugali ay kahawig ng pag-uugali ng mga likido, at mga gel na may mga katangian ng mga solido. Sa sols, ang dispersion medium kung saan ang substance ay ipinamamahagi ay likido; sa gels, ang solid phase ay nangingibabaw. Ang mga gel ay semi-crystalline na metal, kongkreto, isang solusyon ng gulaman sa tubig sa isang mababang temperatura (sa isang mataas na temperatura, ang gulaman ay nagiging isang sol). Ang hydrosol ay isang dispersion sa tubig, ang isang aerosol ay isang dispersion sa hangin.

Mga diagram ng estado.

Sa isang thermodynamic system, ang bawat bahagi ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga parameter tulad ng temperatura T, konsentrasyon kasama at presyon R. Upang ilarawan ang mga pagbabagong bahagi, isang katangian ng enerhiya ang ginagamit - ang libreng enerhiya ng Gibbs ΔG(thermodynamic potensyal).

Ang Thermodynamics sa paglalarawan ng mga pagbabagong-anyo ay limitado sa pagsasaalang-alang ng estado ng ekwilibriyo. estado ng ekwilibriyo thermodynamic system ay nailalarawan sa pamamagitan ng invariance ng thermodynamic parameters (temperatura at konsentrasyon, tulad ng sa teknolohikal na pagproseso R= const) sa oras at ang kawalan ng mga daloy ng enerhiya at bagay sa loob nito - na may patuloy na panlabas na mga kondisyon. Phase balanse- equilibrium state ng isang thermodynamic system na binubuo ng dalawa o higit pang mga phase.

Para sa mathematical na paglalarawan ng mga kondisyon ng ekwilibriyo ng system, mayroong tuntunin ng yugto ibinigay ni Gibbs. Ikinokonekta nito ang bilang ng mga phase (F) at mga bahagi (K) sa isang equilibrium system na may pagkakaiba-iba ng system, ibig sabihin, ang bilang ng thermodynamic degrees ng kalayaan (C).

Ang bilang ng mga thermodynamic degrees ng kalayaan (variance) ng isang system ay ang bilang ng mga independiyenteng variable, parehong panloob (komposisyon ng kemikal ng mga phase) at panlabas (temperatura), na maaaring bigyan ng iba't ibang mga arbitrary (sa isang tiyak na pagitan) na mga halaga kaya na ang mga bagong yugto ay hindi lilitaw at ang mga lumang yugto ay hindi nawawala.

Gibbs phase rule equation:

C \u003d K - F + 1.

Alinsunod sa panuntunang ito, sa isang sistema ng dalawang bahagi (K = 2), posible ang mga sumusunod na antas ng kalayaan:

Para sa isang single-phase na estado (F = 1) C = 2, ibig sabihin, maaari mong baguhin ang temperatura at konsentrasyon;

Para sa isang dalawang-phase na estado (F = 2) C = 1, ibig sabihin, maaari mo lamang baguhin ang isang panlabas na parameter (halimbawa, temperatura);

Para sa isang three-phase state, ang bilang ng mga degree ng kalayaan ay zero, ibig sabihin, imposibleng baguhin ang temperatura nang hindi nakakagambala sa balanse sa system (ang sistema ay invariant).

Halimbawa, para sa isang purong metal (K = 1) sa panahon ng crystallization, kapag mayroong dalawang phase (F = 2), ang bilang ng mga degree ng kalayaan ay zero. Nangangahulugan ito na ang temperatura ng pagkikristal ay hindi mababago hanggang sa matapos ang proseso at nananatili ang isang yugto - isang solidong kristal. Pagkatapos ng pagtatapos ng pagkikristal (F = 1), ang bilang ng mga degree ng kalayaan ay 1, kaya maaari mong baguhin ang temperatura, ibig sabihin, palamig ang solid nang hindi nakakagambala sa equilibrium.

Ang pag-uugali ng mga system depende sa temperatura at konsentrasyon ay inilalarawan ng isang diagram ng estado. Ang state diagram ng tubig ay isang sistema na may isang H 2 O component, kaya ang pinakamalaking bilang ng mga phase na maaaring sabay na nasa equilibrium ay tatlo (Fig. 10). Ang tatlong phase na ito ay likido, yelo, singaw. Ang bilang ng mga antas ng kalayaan sa kasong ito ay katumbas ng zero, i.e. imposibleng baguhin ang alinman sa presyon o temperatura upang wala sa mga phase ang mawala. Ang ordinaryong yelo, likidong tubig at singaw ng tubig ay maaaring umiral sa equilibrium nang sabay-sabay lamang sa presyon na 0.61 kPa at temperatura na 0.0075°C. Ang punto kung saan magkakasamang nabubuhay ang tatlong yugto ay tinatawag na triple point ( O).

Kurba OS naghihiwalay sa mga rehiyon ng singaw at likido at kumakatawan sa pag-asa ng presyon ng puspos na singaw ng tubig sa temperatura. Ang OC curve ay nagpapakita ng mga magkakaugnay na halaga ng temperatura at presyon kung saan ang likidong tubig at singaw ng tubig ay nasa equilibrium sa isa't isa, samakatuwid ito ay tinatawag na liquid-vapor equilibrium curve o ang boiling curve.

Fig 10 Diagram ng estado ng tubig

Kurba OV naghihiwalay sa rehiyon ng likido mula sa rehiyon ng yelo. Ito ay isang solid-liquid equilibrium curve at tinatawag na melting curve. Ipinapakita ng curve na ito ang magkakaugnay na mga pares ng temperatura at presyon kung saan nasa equilibrium ang yelo at likidong tubig.

Kurba OA ay tinatawag na sublimation curve at nagpapakita ng magkakaugnay na mga pares ng presyon at mga halaga ng temperatura kung saan ang yelo at singaw ng tubig ay nasa equilibrium.

Ang state diagram ay isang visual na paraan ng pagre-represent sa mga rehiyon ng pagkakaroon ng iba't ibang phase depende sa mga panlabas na kondisyon, tulad ng pressure at temperatura. Ang mga diagram ng estado ay aktibong ginagamit sa agham ng mga materyales sa iba't ibang mga teknolohikal na yugto ng pagkuha ng isang produkto.

Ang isang likido ay naiiba sa isang solidong mala-kristal na katawan sa pamamagitan ng mababang halaga ng lagkit (panloob na alitan ng mga molekula) at mataas na mga halaga ng pagkalikido (ang kapalit ng lagkit). Ang isang likido ay binubuo ng maraming mga pinagsama-samang mga molekula, kung saan ang mga particle ay nakaayos sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, katulad ng pagkakasunud-sunod sa mga kristal. Tinutukoy ng likas na katangian ng mga yunit ng istruktura at interparticle ang mga katangian ng likido. Mayroong mga likido: monoatomic (tunaw na noble gases), molekular (tubig), ionic (mga tinunaw na asing-gamot), metal (mga tinunaw na metal), likidong semiconductors. Sa karamihan ng mga kaso, ang isang likido ay hindi lamang isang estado ng pagsasama-sama, kundi pati na rin isang thermodynamic (likido) na bahagi.

Ang mga likidong sangkap ay kadalasang solusyon. Solusyon homogenous, ngunit hindi isang chemically pure substance, ay binubuo ng solute at solvent (mga halimbawa ng solvent ay tubig o organic solvents: dichloroethane, alcohol, carbon tetrachloride, atbp.), samakatuwid ito ay pinaghalong mga substance. Ang isang halimbawa ay isang solusyon ng alkohol sa tubig. Gayunpaman, ang mga solusyon ay mga pinaghalong gas (halimbawa, hangin) o solid (metal alloys) na mga sangkap.

Sa paglamig sa ilalim ng mga kondisyon ng isang mababang rate ng pagbuo ng mga sentro ng pagkikristal at isang malakas na pagtaas sa lagkit, maaaring mangyari ang isang malasalamin na estado. Ang mga baso ay isotropic solid na materyales na nakuha sa pamamagitan ng supercooling molten inorganic at organic compounds.

Maraming mga sangkap ang kilala na ang paglipat mula sa isang mala-kristal na estado sa isang isotropic na likido ay nangyayari sa pamamagitan ng isang intermediate na likido-kristal na estado. Ito ay katangian ng mga sangkap na ang mga molekula ay nasa anyo ng mga mahabang pamalo (rods) na may isang walang simetrya na istraktura. Ang ganitong mga phase transition, na sinamahan ng mga thermal effect, ay nagdudulot ng biglaang pagbabago sa mekanikal, optical, dielectric, at iba pang mga katangian.

mga likidong kristal, tulad ng isang likido, ay maaaring magkaroon ng anyo ng isang pinahabang patak o hugis ng isang sisidlan, may mataas na pagkalikido, at may kakayahang pagsamahin. Malawakang ginagamit ang mga ito sa iba't ibang larangan ng agham at teknolohiya. Ang kanilang mga optical na katangian ay lubos na nakadepende sa maliliit na pagbabago sa mga panlabas na kondisyon. Ginagamit ang feature na ito sa mga electro-optical device. Sa partikular, ang mga likidong kristal ay ginagamit sa paggawa ng mga elektronikong relo, visual na kagamitan, atbp.

Kabilang sa mga pangunahing estado ng pagsasama-sama ay plasma- bahagyang o ganap na ionized na gas. Ayon sa paraan ng pagbuo, dalawang uri ng plasma ay nakikilala: thermal, na nangyayari kapag ang isang gas ay pinainit sa mataas na temperatura, at gas, na bumubuo sa panahon ng mga de-koryenteng discharges sa isang gaseous medium.

Ang mga proseso ng plasma-kemikal ay nakakuha ng isang matatag na lugar sa isang bilang ng mga sangay ng teknolohiya. Ginagamit ang mga ito para sa pagputol at pagwelding ng mga refractory na metal, para sa synthesis ng iba't ibang mga sangkap, malawak silang gumagamit ng mga pinagmumulan ng ilaw ng plasma, ang paggamit ng plasma sa mga thermonuclear power plant ay nangangako, atbp.

Sa pang-araw-araw na pagsasanay, ang isang tao ay kailangang makitungo nang hindi hiwalay sa mga indibidwal na atomo, molekula at ion, ngunit sa mga tunay na sangkap - isang pinagsama-samang isang malaking bilang ng mga particle. Depende sa likas na katangian ng kanilang pakikipag-ugnayan, apat na uri ng pinagsama-samang estado ang nakikilala: solid, likido, gas at plasma. Ang isang sangkap ay maaaring magbago mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa bilang isang resulta ng isang kaukulang phase transition.

Ang pagkakaroon ng isang sangkap sa isang partikular na estado ng pagsasama-sama ay dahil sa mga puwersa na kumikilos sa pagitan ng mga particle, ang distansya sa pagitan nila at ang mga tampok ng kanilang paggalaw. Ang bawat estado ng pagsasama-sama ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang hanay ng ilang mga katangian.

Mga katangian ng mga sangkap depende sa estado ng pagsasama-sama:

kundisyon	ari-arian
puno ng gas	Ang kakayahang sakupin ang buong dami at kunin ang anyo ng isang sisidlan; Compressibility; Mabilis na pagsasabog bilang resulta ng magulong paggalaw ng mga molekula; Isang makabuluhang labis ng kinetic energy ng mga particle sa potensyal, E kinetic. > E kaldero.
likido	Ang kakayahang kunin ang anyo ng bahaging iyon ng sisidlan na sinasakop ng sangkap; Kawalan ng kakayahang palawakin hanggang sa mapuno ang buong lalagyan; Bahagyang compressibility; Mabagal na pagsasabog; Pagkalikido; Ang commensurability ng potensyal at kinetic na enerhiya ng mga particle, E kinetic. ≈ E kaldero.
solid	Ang kakayahang mapanatili ang kanilang sariling hugis at lakas ng tunog; Napakakaunting compressibility (sa ilalim ng mataas na presyon) Napakabagal na pagsasabog dahil sa oscillatory motion ng mga particle; Kakulangan ng pagkalikido; Isang makabuluhang labis sa potensyal na enerhiya ng mga particle sa kinetic, E kinetic.<Е потенц.

Alinsunod sa antas ng pagkakasunud-sunod sa system, ang bawat estado ng pagsasama-sama ay nailalarawan sa pamamagitan ng sarili nitong ratio sa pagitan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng mga particle. Sa mga solido, ang potensyal ay nangingibabaw sa kinetic, dahil ang mga particle ay sumasakop sa ilang mga posisyon at umiikot lamang sa paligid nila. Para sa mga gas, mayroong isang kabaligtaran na relasyon sa pagitan ng mga potensyal at kinetic na enerhiya, bilang isang kinahinatnan ng katotohanan na ang mga molekula ng gas ay palaging gumagalaw nang sapalaran, at halos walang magkakaugnay na puwersa sa pagitan nila, kaya ang gas ay sumasakop sa buong volume. Sa kaso ng mga likido, ang kinetic at potensyal na enerhiya ng mga particle ay humigit-kumulang pareho, ang isang hindi matibay na bono ay kumikilos sa pagitan ng mga particle, samakatuwid ang pagkalikido at isang pare-parehong dami ay likas sa mga likido.

Kapag ang mga particle ng isang sangkap ay bumubuo ng isang regular na geometric na istraktura, at ang enerhiya ng mga bono sa pagitan ng mga ito ay mas malaki kaysa sa enerhiya ng mga thermal vibrations, na pumipigil sa pagkawasak ng umiiral na istraktura, nangangahulugan ito na ang sangkap ay nasa isang solidong estado. Ngunit simula sa isang tiyak na temperatura, ang enerhiya ng mga thermal vibrations ay lumampas sa enerhiya ng mga bono sa pagitan ng mga particle. Sa kasong ito, ang mga particle, bagaman nananatili silang nakikipag-ugnay, ay gumagalaw nang may kaugnayan sa bawat isa. Bilang isang resulta, ang geometric na istraktura ay nasira at ang sangkap ay pumasa sa isang likidong estado. Kung ang mga thermal fluctuation ay tumaas nang labis na ang koneksyon sa pagitan ng mga particle ay halos nawala, ang sangkap ay nakakakuha ng isang gas na estado. Sa isang "ideal" na gas, ang mga particle ay malayang gumagalaw sa lahat ng direksyon.

Kapag tumaas ang temperatura, ang sangkap ay pumasa mula sa isang nakaayos na estado (solid) patungo sa isang hindi maayos na estado (gase); ang likidong estado ay intermediate sa mga tuntunin ng pag-order ng mga particle.

Ang ikaapat na estado ng pagsasama-sama ay tinatawag na plasma - isang gas na binubuo ng pinaghalong neutral at ionized na mga particle at electron. Nabubuo ang plasma sa napakataas na temperatura (10 5 -10 7 0 C) dahil sa malaking enerhiya ng banggaan ng mga particle na may pinakamataas na kaguluhan sa paggalaw. Ang isang ipinag-uutos na tampok ng plasma, pati na rin ang iba pang mga estado ng bagay, ay ang elektrikal na neutralidad nito. Ngunit bilang isang resulta ng hindi maayos na paggalaw ng mga particle sa plasma, ang mga hiwalay na sisingilin na microzone ay maaaring lumitaw, dahil kung saan ito ay nagiging isang mapagkukunan ng electromagnetic radiation. Sa estado ng plasma, mayroong bagay sa, mga bituin, iba pang mga bagay sa kalawakan, pati na rin sa mga prosesong thermonuclear.

Ang bawat estado ng pagsasama-sama ay pangunahing tinutukoy ng hanay ng mga temperatura at presyon, samakatuwid, para sa isang visual na quantitative na katangian, isang phase diagram ng isang sangkap ang ginagamit, na nagpapakita ng pag-asa ng estado ng pagsasama-sama sa presyon at temperatura.

Diagram ng estado ng matter na may mga phase transition curves: 1 - melting-crystallization, 2 - boiling-condensation, 3 - sublimation-desublimation

Ang diagram ng estado ay binubuo ng tatlong pangunahing mga lugar, na tumutugma sa mala-kristal, likido at gas na estado. Ang mga indibidwal na rehiyon ay pinaghihiwalay ng mga kurba na sumasalamin sa mga phase transition:

1. solid sa likido at vice versa, likido sa solid (melting-crystallization curve - may tuldok na berdeng graph)
2. likido sa gaseous at baligtarin ang pag-convert ng gas sa likido (boiling-condensation curve - asul na graph)
3. solid sa gaseous at gaseous sa solid (sublimation-desublimation curve - pulang graph).

Ang mga coordinate ng intersection ng mga curve na ito ay tinatawag na triple point, kung saan, sa ilalim ng mga kondisyon ng isang tiyak na presyon P \u003d P in at isang tiyak na temperatura T \u003d T in, ang isang sangkap ay maaaring magkakasamang mabuhay sa tatlong estado ng pagsasama-sama nang sabay-sabay. at ang likido at solid na estado ay may parehong presyon ng singaw. Ang mga coordinate na Pv at Tv ay ang tanging mga halaga ng presyon at temperatura kung saan ang lahat ng tatlong yugto ay maaaring magkakasamang mabuhay nang sabay-sabay.

Ang punto K sa phase diagram ng estado ay tumutugma sa temperatura T k - ang tinatawag na kritikal na temperatura, kung saan ang kinetic energy ng mga particle ay lumampas sa enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan at samakatuwid ay ang linya ng paghihiwalay sa pagitan ng mga phase ng likido at gas. ay nabubura, at ang sangkap ay umiiral sa gas na estado sa anumang presyon.

Ito ay sumusunod mula sa pagsusuri ng phase diagram na sa isang mataas na presyon na mas malaki kaysa sa triple point (P c), ang pag-init ng solid ay nagtatapos sa pagkatunaw nito, halimbawa, sa P 1, ang pagtunaw ay nangyayari sa punto. d. Ang karagdagang pagtaas ng temperatura mula T d hanggang T e ay humahantong sa pagkulo ng sangkap sa isang ibinigay na presyon P 1 . Sa isang presyon Р 2 mas mababa kaysa sa presyon sa triple point Р в, ang pag-init ng sangkap ay humahantong sa paglipat nito nang direkta mula sa mala-kristal hanggang sa gas na estado (point q), iyon ay, sa sublimation. Para sa karamihan ng mga sangkap, ang presyon sa triple point ay mas mababa kaysa sa saturation vapor pressure (P in

P saturated steam, samakatuwid, kapag ang mga kristal ng naturang mga sangkap ay pinainit, hindi sila natutunaw, ngunit sumingaw, iyon ay, sumasailalim sila sa sublimation. Halimbawa, ang mga iodine crystal o "dry ice" (solid CO 2) ay kumikilos sa ganitong paraan.

Pagsusuri ng State Diagram

estado ng gas

Sa ilalim ng normal na kondisyon (273 K, 101325 Pa), parehong mga simpleng substance, ang mga molekula nito ay binubuo ng isa (He, Ne, Ar) o ilang simpleng atoms (H 2, N 2, O 2), at mga kumplikadong substance na may mababang molar mass (CH 4, HCl, C 2 H 6).

Dahil ang kinetic energy ng mga gas particle ay lumampas sa kanilang potensyal na enerhiya, ang mga molekula sa gas na estado ay patuloy na gumagalaw nang random. Dahil sa malalaking distansya sa pagitan ng mga particle, ang mga puwersa ng intermolecular interaction sa mga gas ay napakaliit na hindi sapat upang maakit ang mga particle sa isa't isa at hawakan ang mga ito nang magkasama. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga gas ay walang sariling hugis at nailalarawan sa pamamagitan ng mababang density at mataas na kakayahang i-compress at palawakin. Samakatuwid, ang gas ay patuloy na pinindot sa mga dingding ng sisidlan kung saan ito matatagpuan, pantay sa lahat ng direksyon.

Upang pag-aralan ang kaugnayan sa pagitan ng pinakamahalagang mga parameter ng gas (presyon P, temperatura T, dami ng sangkap n, molar mass M, mass m), ang pinakasimpleng modelo ng gas na estado ng bagay ay ginagamit - perpektong gas, na batay sa mga sumusunod na pagpapalagay:

• ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng gas ay maaaring mapabayaan;
• ang mga particle mismo ay mga materyal na punto na walang sariling sukat.

Ang pinaka-pangkalahatang equation na naglalarawan sa ideal na modelo ng gas ay itinuturing na mga equation Mendeleev-Clapeyron para sa isang nunal ng isang sangkap:

Gayunpaman, ang pag-uugali ng isang tunay na gas ay naiiba, bilang panuntunan, mula sa perpektong isa. Ito ay ipinaliwanag, una, sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga hindi gaanong kabuluhan na puwersa ng kapwa pagkahumaling ay kumikilos pa rin sa pagitan ng mga molekula ng isang tunay na gas, na pumipilit sa gas sa isang tiyak na lawak. Sa pag-iisip na ito, ang kabuuang presyon ng gas ay tumataas ng halaga a/v2, na isinasaalang-alang ang karagdagang panloob na presyon dahil sa kapwa pagkahumaling ng mga molekula. Bilang resulta, ang kabuuang presyon ng gas ay ipinahayag ng kabuuan P+ a/v2. Pangalawa, ang mga molekula ng isang tunay na gas ay may, kahit na maliit, ngunit medyo tiyak na dami b , kaya ang aktwal na dami ng lahat ng gas sa kalawakan ay V- b . Kapag pinapalitan ang itinuturing na mga halaga sa equation ng Mendeleev-Clapeyron, nakukuha namin ang equation ng estado ng isang tunay na gas, na tinatawag na van der Waals equation:

saan a at b ay mga empirical coefficient na tinutukoy sa pagsasanay para sa bawat tunay na gas. Ito ay itinatag na ang koepisyent a ay may malaking halaga para sa mga gas na madaling matunaw (halimbawa, CO 2, NH 3), at ang coefficient b - sa kabaligtaran, mas mataas ang laki, mas malaki ang mga molekula ng gas (halimbawa, mga gas na hydrocarbon).

Ang van der Waals equation ay naglalarawan ng pag-uugali ng isang tunay na gas na mas tumpak kaysa sa Mendeleev-Clapeyron equation, na, gayunpaman, ay malawakang ginagamit sa mga praktikal na kalkulasyon dahil sa malinaw na pisikal na kahulugan nito. Kahit na ang perpektong estado ng isang gas ay isang nililimitahan, haka-haka na kaso, ang pagiging simple ng mga batas na tumutugma dito, ang posibilidad ng kanilang aplikasyon upang ilarawan ang mga katangian ng maraming mga gas sa mababang presyon at mataas na temperatura, ay ginagawang napaka-maginhawa ng perpektong modelo ng gas. .

Liquid na estado ng bagay

Ang likidong estado ng anumang partikular na sangkap ay thermodynamically stable sa isang tiyak na hanay ng mga temperatura at mga pressure na katangian ng kalikasan (komposisyon) ng sangkap. Ang pinakamataas na limitasyon ng temperatura ng estado ng likido ay ang kumukulo sa itaas kung saan ang isang sangkap sa ilalim ng mga kondisyon ng matatag na presyon ay nasa isang gas na estado. Ang mas mababang limitasyon ng matatag na estado ng pagkakaroon ng isang likido ay ang temperatura ng pagkikristal (solidification). Ang mga temperatura ng pagkulo at pagkikristal na sinusukat sa presyon na 101.3 kPa ay tinatawag na normal.

Para sa mga ordinaryong likido, ang isotropy ay likas - ang pagkakapareho ng mga pisikal na katangian sa lahat ng direksyon sa loob ng sangkap. Minsan ginagamit din ang ibang mga termino para sa isotropy: invariance, symmetry na may paggalang sa pagpili ng direksyon.

Sa pagbuo ng mga pananaw sa kalikasan ng likidong estado, ang konsepto ng kritikal na estado, na natuklasan ni Mendeleev (1860), ay may malaking kahalagahan:

Ang kritikal na estado ay isang estado ng balanse kung saan ang limitasyon ng paghihiwalay sa pagitan ng likido at singaw nito ay nawawala, dahil ang likido at ang puspos na singaw nito ay nakakakuha ng parehong pisikal na katangian.

Sa kritikal na estado, ang mga halaga ng parehong densidad at tiyak na dami ng likido at ang puspos na singaw nito ay nagiging pareho.

Ang likidong estado ng bagay ay intermediate sa pagitan ng gas at solid. Ang ilang mga katangian ay naglalapit sa estado ng likido sa solid. Kung ang mga solido ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahigpit na pagkakasunud-sunod ng mga particle, na umaabot sa layo na daan-daang libong interatomic o intermolecular radii, kung gayon sa likidong estado, bilang panuntunan, hindi hihigit sa ilang sampu ng mga order na particle ang sinusunod. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang pagkakasunud-sunod sa pagitan ng mga particle sa iba't ibang lugar ng isang likidong sangkap ay mabilis na bumangon, at ito ay kasing bilis na "nalabo" muli ng mga thermal vibrations ng mga particle. Kasabay nito, ang kabuuang density ng "pag-iimpake" ng mga particle ay naiiba nang kaunti mula sa solid, kaya ang density ng mga likido ay hindi gaanong naiiba sa density ng karamihan sa mga solido. Bilang karagdagan, ang kakayahan ng mga likido na mag-compress ay halos kasing liit ng mga solido (mga 20,000 beses na mas mababa kaysa sa mga gas).

Structural analysis nakumpirma na ang tinatawag na maikling hanay ng order, na nangangahulugan na ang bilang ng pinakamalapit na "kapitbahay" ng bawat molekula at ang kanilang magkaparehong kaayusan ay halos pareho sa kabuuan ng volume.

Ang isang medyo maliit na bilang ng mga particle ng iba't ibang komposisyon, na konektado sa pamamagitan ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan, ay tinatawag kumpol . Kung ang lahat ng mga particle sa isang likido ay pareho, kung gayon ang ganitong kumpol ay tinatawag iugnay . Nasa mga kumpol at mga kaakibat na sinusunod ang short-range order.

Ang antas ng pagkakasunud-sunod sa iba't ibang mga likido ay depende sa temperatura. Sa mababang temperatura na bahagyang mas mataas sa punto ng pagkatunaw, ang antas ng pagkakasunud-sunod sa paglalagay ng mga particle ay napakataas. Habang tumataas ang temperatura, bumababa ito at, habang tumataas ang temperatura, lumalapit ang mga katangian ng likido sa mga katangian ng mga gas, at kapag naabot ang kritikal na temperatura, nawawala ang pagkakaiba sa pagitan ng likido at gas.

Ang kalapitan ng estado ng likido sa solidong estado ay kinumpirma ng mga halaga ng mga karaniwang enthalpies ng singaw DH 0 ng pagsingaw at pagtunaw ng DH 0 ng pagtunaw. Alalahanin na ang halaga ng pagsingaw ng DH 0 ay nagpapakita ng dami ng init na kailangan upang ma-convert ang 1 mole ng likido sa singaw sa 101.3 kPa; ang parehong halaga ng init ay ginugugol sa paghalay ng 1 mole ng singaw sa isang likido sa ilalim ng parehong mga kondisyon (i.e. DH 0 evaporation = DH 0 condensation). Ang halaga ng init na kinakailangan upang ma-convert ang 1 mole ng solid sa isang likido sa 101.3 kPa ay tinatawag karaniwang enthalpy ng pagsasanib; ang parehong dami ng init ay inilabas sa panahon ng pagkikristal ng 1 mole ng likido sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng presyon (DH 0 natutunaw = DH 0 crystallization). Ito ay kilala na ang DH 0 pagsingaw<< DН 0 плавления, поскольку переход из твердого состояния в жидкое сопровождается меньшим нарушением межмолекулярного притяжения, чем переход из жидкого в газообразное состояние.

Gayunpaman, ang iba pang mahahalagang katangian ng mga likido ay mas katulad ng mga gas. Kaya, tulad ng mga gas, ang mga likido ay maaaring dumaloy - ang ari-arian na ito ay tinatawag pagkalikido . Maaari nilang labanan ang daloy, iyon ay, sila ay likas lagkit . Ang mga katangiang ito ay naiimpluwensyahan ng mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga molekula, ang molekular na bigat ng likidong sangkap, at iba pang mga kadahilanan. Ang lagkit ng mga likido ay humigit-kumulang 100 beses na mas malaki kaysa sa mga gas. Tulad ng mga gas, ang mga likido ay maaaring magkalat, ngunit sa isang mas mabagal na bilis dahil ang mga particle ng likido ay nakaimpake nang mas makapal kaysa sa mga particle ng gas.

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na katangian ng estado ng likido, na hindi katangian ng alinman sa mga gas o solids, ay pag-igting sa ibabaw .

Diagram ng pag-igting sa ibabaw ng isang likido

Ang isang molekula na matatagpuan sa isang dami ng likido ay pantay na kumikilos sa pamamagitan ng mga intermolecular na pwersa mula sa lahat ng panig. Gayunpaman, sa ibabaw ng likido, ang balanse ng mga puwersang ito ay nabalisa, bilang isang resulta kung saan ang mga molekula sa ibabaw ay nasa ilalim ng pagkilos ng ilang resultang puwersa, na nakadirekta sa loob ng likido. Para sa kadahilanang ito, ang likidong ibabaw ay nasa estado ng pag-igting. Ang pag-igting sa ibabaw ay ang pinakamababang puwersa na nagpapanatili sa mga particle ng isang likido sa loob at sa gayon ay pinipigilan ang ibabaw ng likido mula sa pagkontrata.

Istraktura at katangian ng mga solido

Karamihan sa mga kilalang substance, parehong natural at artipisyal, ay nasa solid state sa ilalim ng normal na kondisyon. Sa lahat ng mga compound na kilala ngayon, ang tungkol sa 95% ay mga solido, na naging mahalaga, dahil sila ang batayan ng hindi lamang istruktura, kundi pati na rin ang mga functional na materyales.

• Ang mga istrukturang materyales ay mga solido o ang kanilang mga komposisyon na ginagamit sa paggawa ng mga kasangkapan, gamit sa bahay, at iba't ibang istruktura.
• Ang mga functional na materyales ay mga solido, ang paggamit nito ay dahil sa pagkakaroon ng ilang mga kapaki-pakinabang na katangian sa kanila.

Halimbawa, ang bakal, aluminyo, kongkreto, keramika ay nabibilang sa mga materyales sa istruktura, at ang mga semiconductor, mga phosphor ay nabibilang sa mga functional.

Sa solid state, ang mga distansya sa pagitan ng mga particle ng bagay ay maliit at may parehong pagkakasunud-sunod ng magnitude bilang ang mga particle mismo. Ang mga enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pagitan nila ay sapat na malaki, na pumipigil sa libreng paggalaw ng mga particle - maaari lamang silang mag-oscillate tungkol sa ilang mga posisyon ng balanse, halimbawa, sa paligid ng mga node ng kristal na sala-sala. Ang kawalan ng kakayahan ng mga particle na malayang gumalaw ay humahantong sa isa sa mga pinaka-katangian na katangian ng mga solido - ang pagkakaroon ng kanilang sariling hugis at dami. Ang kakayahang mag-compress ng mga solid ay napakaliit, at ang density ay mataas at maliit na nakasalalay sa mga pagbabago sa temperatura. Ang lahat ng mga proseso na nagaganap sa solid matter ay dahan-dahang nagaganap. Ang mga batas ng stoichiometry para sa mga solido ay may iba at, bilang panuntunan, mas malawak na kahulugan kaysa sa mga gas at likidong sangkap.

Ang detalyadong paglalarawan ng mga solid ay masyadong malaki para sa materyal na ito at samakatuwid ay sakop sa magkahiwalay na mga artikulo:, at.

Kahulugan

Pinagsama-samang estado ng bagay (mula sa Latin aggrego - ilakip, kumonekta) - ito ang mga estado ng parehong sangkap - solid, likido, puno ng gas.

Sa panahon ng paglipat mula sa isang estado patungo sa isa pa, ang isang biglaang pagbabago sa enerhiya, entropy, density at iba pang mga katangian ng bagay ay nangyayari.

Solid at likidong katawan

Kahulugan

Ang mga solidong katawan ay mga katawan na nakikilala sa pamamagitan ng pare-pareho ng hugis at lakas ng tunog.

Sa kanila, ang mga intermolecular na distansya ay maliit at ang potensyal na enerhiya ng mga molekula ay maihahambing sa kinetic. Ang mga solid ay nahahati sa dalawang uri: mala-kristal at walang hugis. Ang mga mala-kristal na katawan lamang ang nasa estado ng thermodynamic equilibrium. Ang mga amorphous na katawan, sa katunayan, ay kumakatawan sa mga metatable na estado, na sa kanilang istraktura ay lumalapit sa di-equilibrium, dahan-dahang nagki-kristal ng mga likido. Sa isang amorphous na katawan, ang isang napakabagal na proseso ng pagkikristal ay nagaganap, ang proseso ng isang unti-unting paglipat ng isang sangkap sa isang crystalline phase. Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang kristal at isang amorphous na solid ay pangunahing nakasalalay sa anisotropy ng mga katangian nito. Ang mga katangian ng isang mala-kristal na katawan ay nakasalalay sa direksyon sa kalawakan. Ang iba't ibang uri ng mga proseso, tulad ng thermal conductivity, electrical conductivity, liwanag, tunog, ay nagpapalaganap sa iba't ibang direksyon ng isang solidong katawan sa iba't ibang paraan. Ang mga amorphous na katawan (salamin, resin, plastik) ay isotopic, tulad ng mga likido. Ang pagkakaiba lamang sa pagitan ng mga amorphous na katawan at mga likido ay ang huli ay tuluy-tuloy, imposible ang mga static na paggugupit sa mga ito.

Ang mga mala-kristal na katawan ay may tamang istraktura ng molekular. Ang anisotropy ng mga katangian nito ay dahil sa tamang istraktura ng kristal. Ang tamang pag-aayos ng mga atomo ng isang kristal ay bumubuo ng tinatawag na crystal lattice. Sa iba't ibang direksyon, ang pag-aayos ng mga atomo sa sala-sala ay iba, na humahantong sa anisotropy. Ang mga atomo (o mga ion, o buong molekula) sa kristal na sala-sala ay nagsasagawa ng random na oscillatory motion sa paligid ng mga gitnang posisyon, na itinuturing na mga node ng crystal na sala-sala. Kung mas mataas ang temperatura, mas malaki ang enerhiya ng mga oscillations, at samakatuwid ang average na amplitude ng mga oscillations. Ang laki ng kristal ay depende sa amplitude ng mga oscillations. Ang pagtaas sa amplitude ng mga oscillations ay humahantong sa isang pagtaas sa laki ng katawan. Ipinapaliwanag nito ang thermal expansion ng solids.

Kahulugan

Ang mga likidong katawan ay mga katawan na may tiyak na dami, ngunit walang pagkalastiko ng anyo.

Ang mga likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng malakas na intermolecular na interaksyon at mababang compressibility. Ang isang likido ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng isang solid at isang gas. Ang mga likido, tulad ng mga gas, ay isotopic. Bilang karagdagan, ang likido ay may pagkalikido. Sa loob nito, tulad ng sa mga gas, walang tangential stresses (shear stresses) ng mga katawan. Ang mga likido ay mabigat, i.e. ang kanilang specific gravity ay maihahambing sa specific gravity ng solids. Malapit sa mga temperatura ng pagkikristal, ang kanilang mga kapasidad ng init at iba pang mga katangian ng thermal ay malapit sa mga solido. Sa mga likido, sa isang tiyak na lawak, ang tamang pag-aayos ng mga atomo ay sinusunod, ngunit sa maliliit na lugar lamang. Dito, ang mga atomo ay nag-o-oscillate din malapit sa mga node ng quasi-crystalline na selula, ngunit hindi tulad ng mga atomo ng isang solidong katawan, sila ay tumatalon mula sa isang node patungo sa isa pa sa pana-panahon. Bilang isang resulta, ang paggalaw ng mga atomo ay magiging napaka-kumplikado: ito ay oscillatory, ngunit sa parehong oras ang sentro ng mga vibrations ay gumagalaw sa kalawakan.

Gas, evaporation, condensation at pagtunaw

Kahulugan

Ang gas ay isang estado ng bagay kung saan ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay malaki.

Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula sa mababang presyon ay maaaring mapabayaan. Pinupuno ng mga particle ng gas ang buong volume na ibinibigay sa gas. Ang mga gas ay maaaring ituring na sobrang init o unsaturated na mga singaw. Ang plasma ay isang espesyal na uri ng gas - ito ay bahagyang o ganap na ionized na gas, kung saan ang density ng positibo at negatibong mga singil ay halos pareho. Ang Plasma ay isang gas ng mga naka-charge na particle na nakikipag-ugnayan sa isa't isa gamit ang mga puwersang elektrikal sa malayong distansya, ngunit walang malapit at malayong mga particle.

Maaaring magbago ang mga sangkap mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa.

Kahulugan

Ang pagsingaw ay ang proseso ng pagbabago ng estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, kung saan ang mga molekula ay lumilipad mula sa ibabaw ng isang likido o solid, ang kinetic energy na kung saan ay lumampas sa potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula.

Ang evaporation ay isang phase transition. Sa panahon ng pagsingaw, ang bahagi ng likido o solid ay pumasa sa singaw. Ang isang sangkap sa isang gas na estado na nasa dynamic na equilibrium na may isang likido ay tinatawag na saturated vapor. Sa kasong ito, ang pagbabago sa panloob na enerhiya ng katawan:

\[\triangle \ U=\pm mr\ \left(1\right),\]

kung saan ang m ay timbang ng katawan, ang r ay ang tiyak na init ng singaw (J / kg).

Kahulugan

Ang condensation ay ang reverse process ng vaporization.

Ang pagkalkula ng pagbabago sa panloob na enerhiya ay isinasagawa ayon sa formula (1).

Kahulugan

Ang pagtunaw ay ang proseso ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang solido patungo sa isang likidong estado, ang proseso ng pagbabago ng estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap.

Kapag ang isang sangkap ay pinainit, ang panloob na enerhiya ay tumataas, samakatuwid, ang bilis ng thermal paggalaw ng mga molekula ay tumataas. Kung sakaling maabot ang punto ng pagkatunaw ng sangkap, ang kristal na sala-sala ng solid ay magsisimulang masira. Ang mga bono sa pagitan ng mga particle ay nawasak, ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ay tumataas. Ang init na inilipat sa katawan ay napupunta upang mapataas ang panloob na enerhiya ng katawan na ito, at ang bahagi ng enerhiya ay napupunta sa paggawa ng trabaho upang baguhin ang volume ng katawan kapag ito ay natutunaw. Para sa karamihan ng mga mala-kristal na katawan, tumataas ang volume kapag natunaw, ngunit may mga pagbubukod, halimbawa, yelo, cast iron. Ang mga amorphous na katawan ay walang tiyak na punto ng pagkatunaw. Ang pagtunaw ay isang phase transition, na sinamahan ng isang biglaang pagbabago sa kapasidad ng init sa temperatura ng pagkatunaw. Ang punto ng pagkatunaw ay nakasalalay sa sangkap at hindi nagbabago sa panahon ng proseso. Sa kasong ito, ang pagbabago sa panloob na enerhiya ng katawan:

\[\triangle U=\pm m\lambda \left(2\right),\]

kung saan ang $\lambda $ ay ang tiyak na init ng pagsasanib (J/kg).

Ang kabaligtaran na proseso ng pagtunaw ay pagkikristal. Ang pagkalkula ng pagbabago sa panloob na enerhiya ay isinasagawa ayon sa formula (2).

Ang pagbabago sa panloob na enerhiya ng bawat katawan ng system sa kaso ng pag-init o paglamig ay maaaring kalkulahin ng formula:

\[\tatsulok U=mc\tatsulok T\kaliwa(3\kanan),\]

kung saan ang c ay ang tiyak na init ng sangkap, J/(kgK), $\tatsulok T$ ay ang pagbabago sa temperatura ng katawan.

Kapag pinag-aaralan ang mga paglipat ng mga sangkap mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa, imposibleng gawin nang wala ang tinatawag na equation ng balanse ng init, na nagsasabing: ang kabuuang halaga ng init na inilabas sa isang thermally insulated system ay katumbas ng halaga ng init (kabuuan) na nasisipsip sa sistemang ito.

Sa kahulugan nito, ang equation ng balanse ng init ay ang batas ng konserbasyon ng enerhiya para sa mga proseso ng paglipat ng init sa mga thermally insulated system.

Halimbawa 1

Takdang-Aralin: May tubig at yelo sa isang sisidlang may init na insulated sa temperatura na $t_i= 0^oС$. Ang masa ng tubig ($m_(v\ ))$ at yelo ($m_(i\ ))$ ay 0.5 kg at 60 g ayon sa pagkakabanggit. Ang singaw ng tubig na mass $m_(p\ )=$10 g ay ipinapasok sa tubig. sa temperatura $t_p= 100^oС$. Ano ang magiging temperatura ng tubig sa sisidlan pagkatapos maitatag ang thermal equilibrium? Ang kapasidad ng init ng sisidlan ay hindi pinansin.

Solusyon: Tukuyin natin kung anong mga proseso ang nagaganap sa system, anong pinagsama-samang estado ng bagay na mayroon tayo at kung ano ang nakuha natin.

Ang singaw ng tubig ay namumuo, naglalabas ng init.

Ang init na ito ay ginagamit upang matunaw ang yelo at, posibleng, upang painitin ang tubig na makukuha at nakuha mula sa yelo.

Suriin muna natin kung gaano karaming init ang inilalabas sa panahon ng paghalay ng magagamit na masa ng singaw:

dito, mula sa mga reference na materyales, mayroon tayong $r=2.26 10^6\frac(J)(kg)$ - tiyak na init ng vaporization (naaangkop din para sa condensation).

Ang init na kailangan para matunaw ang yelo:

dito mula sa mga reference na materyales mayroon kaming $\lambda =3.3\cdot 10^5\frac(J)(kg)$ - tiyak na init ng pagkatunaw ng yelo.

Nakuha namin na ang singaw ay nagbibigay ng mas maraming init kaysa sa kinakailangan, para lamang matunaw ang umiiral na yelo, samakatuwid, isinulat namin ang equation ng balanse ng init sa anyo:

Ang init ay inilalabas sa panahon ng condensation ng singaw na may mass $m_(p\ )$ at paglamig ng tubig, na nabuo mula sa singaw mula sa temperatura $T_p$ hanggang sa nais na T. Ang init ay nasisipsip habang natutunaw ang yelo na may mass na $m_(i\ )$ at pag-init ng tubig na may mass na $m_v+ m_i$ mula sa temperatura $T_i$ hanggang $T.\ $ Ipahiwatig ang $T-T_i=\triangle T$, para sa pagkakaiba $T_p-T$ nakukuha natin:

Ang equation ng balanse ng init ay kukuha ng anyo:

\ \ \[\triangle T=\frac(rm_(p\ )+cm_(p\ )100-lm_(i\ ))(c\left(m_v+m_i+m_(p\ )\right))\left (1.6\kanan)\]

Magsasagawa kami ng mga kalkulasyon, na isinasaalang-alang na ang kapasidad ng init ng tubig ay tabular $c=4.2\cdot 10^3\frac(J)(kgK)$, $T_p=t_p+273=373K,$ $T_i=t_i +273=273K$:

$\tatsulok T=\frac(2,26\cdot 10^6\cdot 10^(-2)+4,2\cdot 10^3\cdot 10^(-2)10^2-6\cdot 10^ (-2)\cdot 3,3\cdot 10^5)(4,2\cdot 10^3\cdot 5,7\cdot 10^(-1))\approx 3\left(K\right)$then T=273+3=276 (K)

Sagot: Ang temperatura ng tubig sa sisidlan pagkatapos ng pagtatatag ng thermal equilibrium ay magiging katumbas ng 276 K.

Halimbawa 2

Gawain: Ipinapakita ng figure ang seksyon ng isotherm na naaayon sa paglipat ng isang sangkap mula sa isang mala-kristal patungo sa isang likidong estado. Ano ang tumutugma sa seksyong ito sa p,T diagram?

Ang buong hanay ng mga estado na inilalarawan sa p, V diagram ng isang pahalang na tuwid na linya ng segment sa p, T diagram ay inilalarawan ng isang punto na tumutukoy sa mga halaga ng p at T, kung saan ang paglipat mula sa isang estado ng pagsasama-sama hanggang isa pang nagaganap.

Ang pinakalaganap na kaalaman ay tungkol sa tatlong estado ng pagsasama-sama: likido, solid, gas, kung minsan ay iniisip nila ang tungkol sa plasma, mas madalas na likidong kristal. Kamakailan lamang, kumalat sa Internet ang isang listahan ng 17 mga yugto ng bagay, na kinuha mula sa sikat na () Stephen Fry. Samakatuwid, pag-uusapan natin ang mga ito nang mas detalyado, dahil. ang isa ay dapat na malaman ng kaunti pa tungkol sa bagay, kung lamang upang mas maunawaan ang mga prosesong nagaganap sa Uniberso.

Ang listahan ng mga pinagsama-samang estado ng bagay na ibinigay sa ibaba ay tumataas mula sa pinakamalamig na estado hanggang sa pinakamainit, at iba pa. maaaring ipagpatuloy. Kasabay nito, dapat itong maunawaan na mula sa puno ng gas na estado (No. 11), ang pinaka "pinalawak", sa magkabilang panig ng listahan, ang antas ng compression ng sangkap at presyon nito (na may ilang mga reserbasyon para sa naturang hindi napag-aralan. hypothetical states bilang quantum, ray, o weakly symmetric) na pagtaas. Pagkatapos ng text ay ibibigay ang visual graph ng phase transition ng matter.

1. Quantum- ang estado ng pagsasama-sama ng bagay, na nakamit kapag ang temperatura ay bumaba sa absolute zero, bilang isang resulta kung saan ang mga panloob na bono ay nawawala at ang bagay ay gumuho sa mga libreng quark.

2. Bose-Einstein condensate- ang pinagsama-samang estado ng bagay, na nakabatay sa mga boson na pinalamig sa mga temperaturang malapit sa absolute zero (mas mababa sa isang milyon ng isang degree sa itaas ng absolute zero). Sa ganoong malakas na paglamig na estado, ang isang sapat na malaking bilang ng mga atomo ay nahahanap ang kanilang mga sarili sa kanilang pinakamababang posibleng mga estado ng quantum, at ang mga epekto ng quantum ay nagsisimulang magpakita ng kanilang mga sarili sa antas ng macroscopic. Ang Bose-Einstein condensate (madalas na tinutukoy bilang "Bose condensate", o simpleng "likod") ay nangyayari kapag pinalamig mo ang isang elemento ng kemikal sa napakababang temperatura (karaniwan ay nasa itaas lamang ng absolute zero, minus 273 degrees Celsius). , ay ang teoretikal na temperatura sa na ang lahat ay humihinto sa paggalaw).
Dito nagsisimula ang mga kakaibang bagay. Ang mga prosesong karaniwang nakikita lamang sa antas ng atom ay nangyayari na ngayon sa mga kaliskis na sapat na malaki upang maobserbahan sa mata. Halimbawa, kung maglagay ka ng "likod" sa isang beaker at ibigay ang nais na temperatura, ang substansiya ay magsisimulang gumapang pataas sa dingding at kalaunan ay lalabas nang mag-isa.
Tila, narito tayo ay nakikitungo sa isang walang saysay na pagtatangka ng bagay na babaan ang sarili nitong enerhiya (na nasa pinakamababa na sa lahat ng posibleng antas).
Ang pagpapabagal ng mga atomo gamit ang mga kagamitan sa paglamig ay nagdudulot ng isang natatanging estado ng kabuuan na kilala bilang isang Bose condensate, o Bose-Einstein. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hinulaang noong 1925 ni A. Einstein, bilang resulta ng paglalahat ng gawain ni S. Bose, kung saan ang mga istatistikal na mekanika ay itinayo para sa mga particle, mula sa walang mass na mga photon hanggang sa mga atom na may masa (manuskrito ni Einstein, na itinuturing na nawala, ay natagpuan sa aklatan ng Leiden University noong 2005). Ang resulta ng mga pagsisikap nina Bose at Einstein ay ang Bose na konsepto ng isang gas na sumusunod sa mga istatistika ng Bose-Einstein, na naglalarawan sa istatistikal na pamamahagi ng magkaparehong mga particle na may integer spin, na tinatawag na boson. Ang mga boson, na, halimbawa, ay parehong indibidwal na elementarya na mga particle - mga photon, at buong atoms, ay maaaring kasama ng isa't isa sa parehong quantum states. Iminungkahi ni Einstein na ang paglamig ng mga atomo - boson sa napakababang temperatura, ay magdudulot sa kanila na pumunta (o, sa madaling salita, mag-condense) sa pinakamababang posibleng quantum state. Ang resulta ng naturang paghalay ay ang paglitaw ng isang bagong anyo ng bagay.
Ang paglipat na ito ay nangyayari sa ibaba ng kritikal na temperatura, na para sa isang homogenous na tatlong-dimensional na gas na binubuo ng mga hindi nakikipag-ugnayan na mga particle na walang anumang panloob na antas ng kalayaan.

3. Fermionic condensate- ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, katulad ng pag-back, ngunit naiiba sa istraktura. Kapag papalapit sa absolute zero, ang mga atom ay kumikilos nang iba depende sa laki ng kanilang sariling angular momentum (spin). Ang mga boson ay may mga integer spin, habang ang mga fermion ay may mga spin na multiple ng 1/2 (1/2, 3/2, 5/2). Ang mga fermion ay sumusunod sa prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli, na nagsasaad na ang dalawang fermion ay hindi maaaring magkaroon ng parehong quantum state. Para sa mga boson, walang ganoong pagbabawal, at samakatuwid mayroon silang pagkakataon na umiral sa isang estado ng kabuuan at sa gayon ay bumubuo ng tinatawag na Bose-Einstein condensate. Ang proseso ng pagbuo ng condensate na ito ay responsable para sa paglipat sa superconducting state.
Ang mga electron ay may spin 1/2 at samakatuwid ay mga fermion. Pinagsasama sila sa mga pares (tinatawag na mga pares ng Cooper), na pagkatapos ay bumubuo ng isang Bose condensate.
Tinangka ng mga Amerikanong siyentipiko na makakuha ng isang uri ng molekula mula sa mga atomo ng fermion sa pamamagitan ng malalim na paglamig. Ang pagkakaiba mula sa mga tunay na molekula ay walang kemikal na bono sa pagitan ng mga atomo - gumagalaw lamang sila nang magkakaugnay sa paraang magkakaugnay. Ang bono sa pagitan ng mga atomo ay naging mas malakas kaysa sa pagitan ng mga electron sa mga pares ng Cooper. Para sa mga pares ng fermion na nabuo, ang kabuuang pag-ikot ay hindi na isang multiple ng 1/2, samakatuwid, sila ay kumikilos na tulad ng mga boson at maaaring bumuo ng Bose condensate na may isang solong quantum state. Sa panahon ng eksperimento, ang isang gas ng potassium-40 atoms ay pinalamig sa 300 nanokelvins, habang ang gas ay nakapaloob sa isang tinatawag na optical trap. Pagkatapos ay inilapat ang isang panlabas na magnetic field, sa tulong kung saan posible na baguhin ang likas na katangian ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo - sa halip na malakas na pagtanggi, nagsimulang maobserbahan ang malakas na atraksyon. Kapag pinag-aaralan ang impluwensya ng magnetic field, posible na makahanap ng ganoong halaga kung saan nagsimulang kumilos ang mga atomo tulad ng mga pares ng mga electron ng Cooper. Sa susunod na yugto ng eksperimento, iminungkahi ng mga siyentipiko na makuha ang mga epekto ng superconductivity para sa fermionic condensate.

4. Superfluid matter- isang estado kung saan ang sangkap ay halos walang lagkit, at kapag dumadaloy, hindi ito nakakaranas ng friction na may solidong ibabaw. Ang kinahinatnan nito ay, halimbawa, tulad ng isang kawili-wiling epekto bilang ang kumpletong kusang "gumagapang palabas" ng superfluid helium mula sa sisidlan kasama ang mga pader nito laban sa grabidad. Siyempre, walang paglabag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya dito. Sa kawalan ng mga puwersa ng friction, ang mga puwersa ng grabidad lamang ang kumikilos sa helium, mga puwersa ng interatomic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng helium at ng mga dingding ng sisidlan at sa pagitan ng mga atomo ng helium. Kaya, ang mga puwersa ng interatomic na pakikipag-ugnayan ay lumampas sa lahat ng iba pang pwersang pinagsama. Bilang isang resulta, ang helium ay may posibilidad na kumalat hangga't maaari sa lahat ng posibleng mga ibabaw, at samakatuwid ay "naglalakbay" kasama ang mga dingding ng sisidlan. Noong 1938, pinatunayan ng siyentipikong Sobyet na si Pyotr Kapitsa na ang helium ay maaaring umiral sa isang superfluid na estado.
Kapansin-pansin na marami sa mga hindi pangkaraniwang katangian ng helium ay matagal nang kilala. Gayunpaman, sa mga nakaraang taon, ang elementong kemikal na ito ay "sinisira" sa amin ng mga kawili-wili at hindi inaasahang epekto. Kaya, noong 2004, inintriga nina Moses Chan at Eun-Syong Kim ng Unibersidad ng Pennsylvania ang siyentipikong mundo sa pamamagitan ng pag-angkin na nagtagumpay sila sa pagkuha ng isang ganap na bagong estado ng helium - isang superfluid solid. Sa ganitong estado, ang ilang helium atoms sa kristal na sala-sala ay maaaring dumaloy sa iba, at ang helium ay maaaring dumaloy sa sarili nito. Ang epekto ng "superhardness" ay theoretically hinulaang pabalik noong 1969. At noong 2004 - parang pang-eksperimentong kumpirmasyon. Gayunpaman, sa ibang pagkakataon at napaka-curious na mga eksperimento ay nagpakita na ang lahat ay hindi gaanong simple, at marahil ang gayong interpretasyon ng hindi pangkaraniwang bagay, na dati ay kinuha para sa superfluidity ng solid helium, ay hindi tama.
Ang eksperimento ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni Humphrey Maris mula sa Brown University sa USA ay simple at eleganteng. Ang mga siyentipiko ay naglagay ng isang test tube na nakabaligtad sa isang saradong tangke ng likidong helium. Ang bahagi ng helium sa test tube at sa tangke ay nagyelo sa paraang mas mataas ang hangganan sa pagitan ng likido at solid sa loob ng test tube kaysa sa tangke. Sa madaling salita, mayroong likidong helium sa itaas na bahagi ng test tube, at solidong helium sa ibabang bahagi; maayos itong pumasa sa solidong yugto ng tangke, kung saan ibinuhos ang isang maliit na likidong helium - mas mababa kaysa sa antas ng likido. sa test tube. Kung ang likidong helium ay nagsimulang tumulo sa solid, kung gayon ang pagkakaiba ng antas ay bababa, at pagkatapos ay maaari nating pag-usapan ang solid superfluid helium. At sa prinsipyo, sa tatlo sa 13 eksperimento, bumaba ang pagkakaiba sa antas.

5. Napakahirap na bagay- isang estado ng pagsasama-sama kung saan ang bagay ay transparent at maaaring "daloy" tulad ng isang likido, ngunit sa katunayan ito ay walang lagkit. Ang ganitong mga likido ay kilala sa loob ng maraming taon at tinatawag na mga superfluid. Ang katotohanan ay na kung ang superfluid ay hinalo, ito ay magpapalipat-lipat halos magpakailanman, habang ang normal na likido ay tuluyang huminahon. Ang unang dalawang superfluid ay nilikha ng mga mananaliksik gamit ang helium-4 at helium-3. Sila ay pinalamig halos sa ganap na zero - sa minus 273 degrees Celsius. At mula sa helium-4, ang mga Amerikanong siyentipiko ay nakakuha ng isang napakalakas na katawan. Na-compress nila ang frozen helium sa pamamagitan ng presyon ng higit sa 60 beses, at pagkatapos ay ang baso na puno ng sangkap ay na-install sa isang umiikot na disk. Sa temperatura na 0.175 degrees Celsius, ang disk ay biglang nagsimulang umikot nang mas malaya, na, ayon sa mga siyentipiko, ay nagpapahiwatig na ang helium ay naging isang superbody.

6. Solid- ang estado ng pagsasama-sama ng bagay, na nailalarawan sa pamamagitan ng katatagan ng anyo at ang likas na katangian ng thermal motion ng mga atomo, na gumagawa ng maliliit na vibrations sa paligid ng mga posisyon ng balanse. Ang matatag na estado ng mga solid ay mala-kristal. Nakikilala ang mga solido sa ionic, covalent, metallic, at iba pang uri ng mga bono sa pagitan ng mga atomo, na tumutukoy sa pagkakaiba-iba ng kanilang mga pisikal na katangian. Ang mga elektrikal at ilang iba pang mga katangian ng mga solid ay pangunahing tinutukoy ng likas na katangian ng paggalaw ng mga panlabas na electron ng mga atomo nito. Ayon sa kanilang mga de-koryenteng katangian, ang mga solido ay nahahati sa mga dielectric, semiconductors, at mga metal; ayon sa kanilang mga magnetic na katangian, sila ay nahahati sa mga diamagnet, paramagnet, at mga katawan na may nakaayos na magnetic na istraktura. Ang mga pagsisiyasat sa mga katangian ng mga solid ay nagkaisa sa isang malaking larangan—solid-state physics, na ang pag-unlad nito ay pinasigla ng mga pangangailangan ng teknolohiya.

7. Amorphous solid- isang condensed na estado ng pagsasama-sama ng isang substance, na nailalarawan sa pamamagitan ng isotropy ng mga pisikal na katangian dahil sa hindi maayos na pag-aayos ng mga atomo at molekula. Sa amorphous solids, ang mga atom ay nag-vibrate sa paligid ng mga random na matatagpuan na mga punto. Hindi tulad ng mala-kristal na estado, ang paglipat mula sa isang solidong amorphous hanggang sa likido ay nangyayari nang unti-unti. Ang iba't ibang mga sangkap ay nasa amorphous na estado: mga baso, resin, plastik, atbp.

8. Liquid na kristal- ito ay isang tiyak na estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap kung saan ito ay sabay na nagpapakita ng mga katangian ng isang kristal at isang likido. Dapat tayong agad na gumawa ng isang reserbasyon na hindi lahat ng mga sangkap ay maaaring nasa likidong kristal na estado. Gayunpaman, ang ilang mga organikong sangkap na may kumplikadong mga molekula ay maaaring bumuo ng isang tiyak na estado ng pagsasama-sama - likidong kristal. Ang estado na ito ay isinasagawa sa panahon ng pagtunaw ng mga kristal ng ilang mga sangkap. Kapag natunaw ang mga ito, nabuo ang isang likido-kristal na bahagi, na naiiba sa mga ordinaryong likido. Ang bahaging ito ay umiiral sa hanay mula sa temperatura ng pagkatunaw ng kristal hanggang sa ilang mas mataas na temperatura, kapag pinainit kung saan ang likidong kristal ay nagiging isang ordinaryong likido.
Paano naiiba ang isang likidong kristal mula sa isang likido at isang ordinaryong kristal at paano ito katulad sa kanila? Tulad ng isang ordinaryong likido, ang isang likidong kristal ay may pagkalikido at tumatagal ng anyo ng isang sisidlan kung saan ito inilalagay. Ito ay naiiba sa mga kristal na kilala ng lahat. Gayunpaman, sa kabila ng ari-arian na ito, na pinagsasama ito ng isang likido, mayroon itong katangian ng mga kristal. Ito ang pag-order sa espasyo ng mga molekula na bumubuo sa kristal. Totoo, ang pag-order na ito ay hindi kumpleto tulad ng sa mga ordinaryong kristal, ngunit, gayunpaman, ito ay makabuluhang nakakaapekto sa mga katangian ng mga likidong kristal, na nagpapakilala sa kanila mula sa mga ordinaryong likido. Ang hindi kumpletong spatial na pag-order ng mga molekula na bumubuo ng isang likidong kristal ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na sa mga likidong kristal ay walang kumpletong pagkakasunud-sunod sa spatial na pag-aayos ng mga sentro ng grabidad ng mga molekula, bagaman maaaring mayroong isang bahagyang pagkakasunud-sunod. Nangangahulugan ito na wala silang matibay na kristal na sala-sala. Samakatuwid, ang mga likidong kristal, tulad ng mga ordinaryong likido, ay may pag-aari ng pagkalikido.
Ang isang obligadong pag-aari ng mga likidong kristal, na naglalapit sa kanila sa mga ordinaryong kristal, ay ang pagkakaroon ng isang order sa spatial na oryentasyon ng mga molekula. Ang ganitong pagkakasunud-sunod sa oryentasyon ay maaaring magpakita mismo, halimbawa, sa katotohanan na ang lahat ng mahabang axes ng mga molekula sa isang sample ng likidong kristal ay nakatuon sa parehong paraan. Ang mga molekulang ito ay dapat magkaroon ng isang pinahabang hugis. Bilang karagdagan sa pinakasimpleng pinangalanang pag-order ng mga axes ng mga molekula, ang isang mas kumplikadong oryentasyon na pagkakasunud-sunod ng mga molekula ay maaaring maisakatuparan sa isang likidong kristal.
Depende sa uri ng pag-order ng mga molecular axes, ang mga likidong kristal ay nahahati sa tatlong uri: nematic, smectic at cholesteric.
Ang pananaliksik sa pisika ng mga likidong kristal at ang kanilang mga aplikasyon ay kasalukuyang isinasagawa sa isang malawak na harapan sa lahat ng mga pinaka-maunlad na bansa sa mundo. Ang lokal na pananaliksik ay puro sa akademiko at industriyal na mga institusyong pananaliksik at may mahabang tradisyon. Ang mga gawa ni V.K. Frederiks kay V.N. Tsvetkov. Sa mga nagdaang taon, ang mabilis na pag-aaral ng mga likidong kristal, ang mga mananaliksik ng Russia ay gumagawa din ng isang makabuluhang kontribusyon sa pagbuo ng teorya ng mga likidong kristal sa pangkalahatan at, sa partikular, ang mga optika ng mga likidong kristal. Kaya, ang mga gawa ng I.G. Chistyakova, A.P. Kapustina, S.A. Brazovsky, S.A. Pikina, L.M. Si Blinov at marami pang ibang mananaliksik ng Sobyet ay malawak na kilala sa komunidad na pang-agham at nagsisilbing pundasyon para sa ilang epektibong teknikal na aplikasyon ng mga likidong kristal.
Ang pagkakaroon ng mga likidong kristal ay itinatag ng napakatagal na panahon, lalo na noong 1888, iyon ay, halos isang siglo na ang nakalilipas. Bagama't nakatagpo ng mga siyentipiko ang kalagayang ito ng bagay bago ang 1888, opisyal na itong natuklasan nang maglaon.
Ang unang nakatuklas ng mga likidong kristal ay ang Austrian botanist na si Reinitzer. Sa pagsisiyasat ng bagong substance na cholesteryl benzoate na na-synthesize niya, nalaman niya na sa temperatura na 145 ° C, ang mga kristal ng substance na ito ay natutunaw, na bumubuo ng maulap na likido na malakas na nakakalat ng liwanag. Sa patuloy na pag-init, kapag umabot sa temperatura na 179 ° C, ang likido ay nagiging malinaw, iyon ay, nagsisimula itong kumilos nang optically tulad ng isang ordinaryong likido, tulad ng tubig. Ang Cholesteryl benzoate ay nagpakita ng mga hindi inaasahang katangian sa magulo na yugto. Sinusuri ang bahaging ito sa ilalim ng isang polarizing microscope, nalaman ni Reinitzer na mayroon itong birefringence. Nangangahulugan ito na ang refractive index ng liwanag, iyon ay, ang bilis ng liwanag sa yugtong ito, ay nakasalalay sa polariseysyon.

9. likido- ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, pinagsasama ang mga tampok ng isang solidong estado (konserbasyon ng lakas ng tunog, isang tiyak na lakas ng makunat) at isang gas na estado (pagbabago ng hugis). Ang isang likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle (mga molekula, mga atomo) at isang maliit na pagkakaiba sa kinetic energy ng thermal motion ng mga molekula at ang kanilang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan. Ang thermal motion ng liquid molecules ay binubuo ng mga oscillations sa paligid ng equilibrium positions at medyo bihirang tumalon mula sa isang equilibrium position papunta sa isa pa, na nauugnay sa fluidity ng liquid.

10. Supercritical fluid(GFR) ay ang estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap, kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng likido at gas phase ay nawawala. Ang anumang sangkap sa temperatura at presyon sa itaas ng kritikal na punto ay isang supercritical fluid. Ang mga katangian ng isang substance sa supercritical state ay intermediate sa pagitan ng mga katangian nito sa gas at liquid phase. Kaya, ang SCF ay may mataas na density, malapit sa likido, at mababang lagkit, tulad ng mga gas. Ang diffusion coefficient sa kasong ito ay may intermediate na halaga sa pagitan ng likido at gas. Ang mga sangkap sa supercritical na estado ay maaaring gamitin bilang mga pamalit para sa mga organikong solvent sa mga proseso ng laboratoryo at pang-industriya. Ang supercritical na tubig at supercritical na carbon dioxide ay nakatanggap ng pinakamalaking interes at pamamahagi kaugnay ng ilang mga katangian.
Ang isa sa pinakamahalagang katangian ng supercritical na estado ay ang kakayahang matunaw ang mga sangkap. Sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura o presyon ng likido, maaaring baguhin ng isa ang mga katangian nito sa isang malawak na hanay. Kaya, posible na makakuha ng isang likido na ang mga katangian ay malapit sa alinman sa isang likido o isang gas. Kaya, ang dissolving power ng isang fluid ay tumataas sa pagtaas ng density (sa isang pare-pareho ang temperatura). Dahil ang density ay tumataas sa pagtaas ng presyon, ang pagbabago ng presyon ay maaaring makaapekto sa dissolving power ng fluid (sa pare-parehong temperatura). Sa kaso ng temperatura, ang pag-asa ng mga katangian ng likido ay medyo mas kumplikado - sa isang pare-pareho ang density, ang dissolving power ng fluid ay tumataas din, ngunit malapit sa kritikal na punto, ang isang bahagyang pagtaas sa temperatura ay maaaring humantong sa isang matalim na pagbaba sa density, at, nang naaayon, dissolving power. Ang mga supercritical fluid ay naghahalo sa isa't isa nang walang katiyakan, kaya kapag naabot ang kritikal na punto ng pinaghalong, ang sistema ay palaging magiging single-phase. Ang tinatayang kritikal na temperatura ng binary mixture ay maaaring kalkulahin bilang arithmetic mean ng mga kritikal na parameter ng mga substance Tc(mix) = (mole fraction ng A) x TcA + (mole fraction ng B) x TcB.

11. puno ng gas- (French gaz, mula sa Greek chaos - chaos), ang pinagsama-samang estado ng bagay kung saan ang kinetic energy ng thermal motion ng mga particle nito (molecules, atoms, ions) ay makabuluhang lumampas sa potensyal na enerhiya ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan nila, at samakatuwid ang mga particle malayang gumagalaw, pantay na pinupuno ang kawalan ng mga panlabas na patlang, ang buong volume na ibinigay sa kanila.

12. Plasma- (mula sa Greek plasma - hinulma, hugis), isang estado ng bagay, na isang ionized gas, kung saan ang mga konsentrasyon ng positibo at negatibong mga singil ay pantay (quasi-neutrality). Ang karamihan sa mga bagay sa Uniberso ay nasa estado ng plasma: mga bituin, galactic nebulae at ang interstellar medium. Malapit sa Earth, ang plasma ay umiiral sa anyo ng solar wind, magnetosphere, at ionosphere. Ang mataas na temperatura na plasma (T ~ 106 - 108 K) mula sa pinaghalong deuterium at tritium ay sinisiyasat na may layuning ipatupad ang kinokontrol na thermonuclear fusion. Ang low-temperature plasma (T Ј 105K) ay ginagamit sa iba't ibang gas-discharge device (gas lasers, ion device, MHD generators, plasma torches, plasma engine, atbp.), pati na rin sa teknolohiya (tingnan ang Plasma metalurgy, Plasma drilling, Teknolohiya ng plasma) .

13. Masisira ang bagay- ay isang intermediate na yugto sa pagitan ng plasma at neutronium. Ito ay sinusunod sa mga puting dwarf at gumaganap ng isang mahalagang papel sa ebolusyon ng mga bituin. Kapag ang mga atomo ay nasa ilalim ng mga kondisyon ng napakataas na temperatura at presyon, nawawala ang kanilang mga electron (pumupunta sila sa isang electron gas). Sa madaling salita, sila ay ganap na ionized (plasma). Ang presyon ng naturang gas (plasma) ay tinutukoy ng presyon ng elektron. Kung ang density ay napakataas, ang lahat ng mga particle ay napipilitang lumapit sa isa't isa. Ang mga electron ay maaaring nasa mga estado na may ilang partikular na enerhiya, at ang dalawang electron ay hindi maaaring magkaroon ng parehong enerhiya (maliban kung ang kanilang mga spin ay magkasalungat). Kaya, sa isang siksik na gas, ang lahat ng mas mababang antas ng enerhiya ay napupuno ng mga electron. Ang ganitong gas ay tinatawag na degenerate. Sa ganitong estado, ang mga electron ay nagpapakita ng isang degenerate na presyon ng elektron na sumasalungat sa mga puwersa ng grabidad.

14. Neutronium— estado ng pagsasama-sama kung saan pumasa ang bagay sa ilalim ng ultrahigh pressure, na hindi pa maaabot sa laboratoryo, ngunit umiiral sa loob ng mga neutron star. Sa panahon ng paglipat sa estado ng neutron, ang mga electron ng bagay ay nakikipag-ugnayan sa mga proton at nagiging mga neutron. Bilang resulta, ang bagay sa estado ng neutron ay ganap na binubuo ng mga neutron at may density ng pagkakasunud-sunod ng nuclear. Ang temperatura ng sangkap sa kasong ito ay hindi dapat masyadong mataas (sa katumbas ng enerhiya, hindi hihigit sa isang daang MeV).
Sa isang malakas na pagtaas ng temperatura (daan-daang MeV pataas), sa estado ng neutron, ang iba't ibang mga meson ay nagsisimulang ipanganak at mapuksa. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, nangyayari ang deconfinement, at ang bagay ay pumasa sa estado ng quark-gluon plasma. Hindi na ito binubuo ng mga hadron, ngunit ng patuloy na ipinanganak at nawawalang mga quark at gluon.

15. Quark-gluon plasma(chromoplasm) ay isang pinagsama-samang estado ng matter sa high-energy physics at elementary particle physics, kung saan ang hadronic matter ay pumasa sa isang estado na katulad ng estado kung saan ang mga electron at ion ay nasa ordinaryong plasma.
Karaniwan ang bagay sa hadrons ay nasa tinatawag na walang kulay ("puti") na estado. Iyon ay, ang mga quark ng iba't ibang kulay ay nagbabayad sa bawat isa. Ang isang katulad na estado ay umiiral sa ordinaryong bagay - kapag ang lahat ng mga atom ay neutral sa kuryente, iyon ay,
Ang mga positibong singil sa mga ito ay binabayaran ng mga negatibo. Sa mataas na temperatura, ang ionization ng mga atom ay maaaring mangyari, habang ang mga singil ay pinaghihiwalay, at ang sangkap ay nagiging, gaya ng sinasabi nila, "quasi-neutral". Iyon ay, ang buong ulap ng bagay sa kabuuan ay nananatiling neutral, at ang mga indibidwal na particle nito ay tumigil sa pagiging neutral. Marahil, ang parehong bagay ay maaaring mangyari sa hadronic matter - sa napakataas na enerhiya, ang kulay ay inilabas at ginagawang "quasi-colorless" ang sangkap.
Malamang, ang bagay ng Uniberso ay nasa estado ng quark-gluon plasma sa mga unang sandali pagkatapos ng Big Bang. Ngayon ang quark-gluon plasma ay maaaring mabuo sa maikling panahon sa mga banggaan ng mga particle na may napakataas na enerhiya.
Ang quark-gluon plasma ay nakuha sa eksperimento sa RHIC accelerator sa Brookhaven National Laboratory noong 2005. Ang pinakamataas na temperatura ng plasma na 4 trilyon degrees Celsius ay nakuha doon noong Pebrero 2010.

16. Kakaibang sangkap- estado ng pagsasama-sama, kung saan ang bagay ay na-compress sa limitasyon ng mga halaga ng density, maaari itong umiral sa anyo ng "quark soup". Ang isang kubiko sentimetro ng bagay sa estadong ito ay tumitimbang ng bilyun-bilyong tonelada; bukod pa rito, gagawin nitong kaparehong "kakaiba" na anyo ang anumang normal na substansiya kung saan ito nakipag-ugnayan sa paglabas ng malaking halaga ng enerhiya.
Ang enerhiya na maaaring ilabas sa panahon ng pagbabago ng sangkap ng core ng isang bituin sa isang "kakaibang sangkap" ay hahantong sa isang napakalakas na pagsabog ng isang "quark nova" - at, ayon kay Leahy at Wyed, ito ay tiyak ang pagsabog na ito na naobserbahan ng mga astronomo noong Setyembre 2006.
Ang proseso ng pagbuo ng sangkap na ito ay nagsimula sa isang ordinaryong supernova, kung saan lumiko ang isang napakalaking bituin. Bilang resulta ng unang pagsabog, nabuo ang isang neutron star. Ngunit, ayon kina Leahy at Wyed, hindi ito nagtagal - dahil ang pag-ikot nito ay tila pinabagal ng sarili nitong magnetic field, lalo itong lumiit, sa pagbuo ng isang namuong "kakaibang bagay", na humantong sa isang mas malakas pa kaysa sa isang normal na pagsabog ng supernova, ang pagpapakawala ng enerhiya - at ang mga panlabas na layer ng substance ng dating neutron star, na lumilipad papunta sa nakapalibot na espasyo sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag.

17. Malakas na simetriko bagay- ito ay isang sangkap na naka-compress sa isang lawak na ang mga microparticle sa loob nito ay pinagpatong sa ibabaw ng bawat isa, at ang katawan mismo ay bumagsak sa isang black hole. Ang terminong "symmetry" ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod: Kunin natin ang pinagsama-samang estado ng bagay na kilala ng lahat mula sa bangko ng paaralan - solid, likido, gas. Para sa katiyakan, isaalang-alang ang isang perpektong walang katapusan na kristal bilang isang solid. Mayroon itong tiyak, tinatawag na discrete symmetry na may kinalaman sa pagsasalin. Nangangahulugan ito na kung ang kristal na sala-sala ay inilipat sa isang distansya na katumbas ng agwat sa pagitan ng dalawang mga atomo, walang magbabago dito - ang kristal ay magkakasabay sa sarili nito. Kung ang kristal ay natunaw, kung gayon ang simetrya ng nagresultang likido ay magkakaiba: tataas ito. Sa isang kristal, ang mga punto lamang na malayo sa isa't isa sa ilang mga distansya, ang tinatawag na mga node ng kristal na sala-sala, kung saan matatagpuan ang magkaparehong mga atomo, ay katumbas.
Ang likido ay homogenous sa buong dami nito, ang lahat ng mga punto nito ay hindi makikilala sa isa't isa. Nangangahulugan ito na ang mga likido ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng anumang arbitrary na mga distansya (at hindi lamang ng ilang mga discrete, tulad ng sa isang kristal) o paikutin ng anumang mga arbitrary na anggulo (na hindi maaaring gawin sa mga kristal sa lahat) at ito ay magkakasabay sa sarili nito. Mas mataas ang antas ng symmetry nito. Ang gas ay mas simetriko: ang likido ay sumasakop sa isang tiyak na dami sa sisidlan at mayroong isang kawalaan ng simetrya sa loob ng sisidlan, kung saan mayroong likido, at mga punto kung saan wala. Ang gas, sa kabilang banda, ay sumasakop sa buong volume na ibinigay dito, at sa ganitong diwa ang lahat ng mga punto nito ay hindi nakikilala sa isa't isa. Gayunpaman, dito magiging mas tama na magsalita hindi tungkol sa mga punto, ngunit tungkol sa maliit, ngunit macroscopic na mga elemento, dahil sa antas ng mikroskopiko mayroon pa ring mga pagkakaiba. Sa ilang mga punto sa oras mayroong mga atomo o molekula, habang ang iba ay wala. Ang simetrya ay sinusunod lamang sa karaniwan, alinman sa ilang mga parameter ng macroscopic volume, o sa oras.
Ngunit wala pa ring agarang simetrya sa antas ng mikroskopiko. Kung ang sangkap ay na-compress nang napakalakas, sa mga presyon na hindi katanggap-tanggap sa pang-araw-araw na buhay, na-compress upang ang mga atomo ay durog, ang kanilang mga shell ay tumagos sa isa't isa, at ang nuclei ay nagsimulang hawakan, ang simetrya ay bumangon sa antas ng mikroskopiko. Ang lahat ng mga nuclei ay pareho at pinindot laban sa bawat isa, mayroong hindi lamang interatomic, kundi pati na rin ang mga internuclear na distansya, at ang sangkap ay nagiging homogenous (kakaibang sangkap).
Ngunit mayroon ding antas ng submicroscopic. Ang nuclei ay binubuo ng mga proton at neutron na gumagalaw sa loob ng nucleus. May konting espasyo din sa pagitan nila. Kung patuloy kang mag-compress upang ang nuclei ay durog din, ang mga nucleon ay mahigpit na magdidikit sa isa't isa. Pagkatapos, sa antas ng submicroscopic, lilitaw ang simetrya, na wala kahit sa loob ng ordinaryong nuclei.
Mula sa sinabi, makikita ng isang tao ang isang tiyak na kalakaran: mas mataas ang temperatura at mas mataas ang presyon, mas nagiging simetriko ang sangkap. Batay sa mga pagsasaalang-alang na ito, ang substance na naka-compress sa maximum ay tinatawag na strongly symmetrical.

18. Mahinang simetriko bagay- isang estado na kabaligtaran ng malakas na simetriko na bagay sa mga katangian nito, na naroroon sa pinakaunang Uniberso sa isang temperatura na malapit sa temperatura ng Planck, marahil 10-12 segundo pagkatapos ng Big Bang, kapag ang malakas, mahina at electromagnetic na pwersa ay iisang superforce. . Sa ganitong estado, ang bagay ay na-compress sa isang lawak na ang masa nito ay na-convert sa enerhiya, na nagsisimulang lumaki, iyon ay, lumawak nang walang limitasyon. Hindi pa posible na makamit ang mga enerhiya para sa pang-eksperimentong produksyon ng superpower at ang paglipat ng bagay sa yugtong ito sa ilalim ng mga kondisyong terrestrial, bagaman ang mga naturang pagtatangka ay ginawa sa Large Hadron Collider upang pag-aralan ang unang bahagi ng uniberso. Dahil sa kawalan ng gravitational interaction sa komposisyon ng superforce na bumubuo sa substance na ito, ang superforce ay hindi sapat na simetriko kumpara sa supersymmetric force, na naglalaman ng lahat ng 4 na uri ng pakikipag-ugnayan. Samakatuwid, ang estado ng pagsasama-sama ay nakatanggap ng ganoong pangalan.

19. Radiation matter- ito, sa katunayan, ay hindi na isang sangkap, ngunit enerhiya sa pinakadalisay nitong anyo. Gayunpaman, ito ang hypothetical na estado ng pagsasama-sama na kukuha ng katawan na umabot sa bilis ng liwanag. Maaari rin itong makuha sa pamamagitan ng pag-init ng katawan sa temperatura ng Planck (1032K), iyon ay, sa pamamagitan ng pagpapakalat ng mga molekula ng sangkap sa bilis ng liwanag. Tulad ng sumusunod mula sa teorya ng relativity, kapag ang bilis ay umabot sa higit sa 0.99 s, ang masa ng katawan ay nagsisimulang lumaki nang mas mabilis kaysa sa "normal" na acceleration, bilang karagdagan, ang katawan ay nagpapahaba, nagpapainit, iyon ay, nagsisimula itong nagniningning sa infrared spectrum. Kapag tumatawid sa threshold ng 0.999 s, ang katawan ay radikal na nagbabago at nagsisimula ng isang mabilis na paglipat ng phase hanggang sa estado ng beam. Tulad ng sumusunod mula sa pormula ni Einstein, na kinuha nang buo, ang lumalaking masa ng pangwakas na sangkap ay binubuo ng mga masa na nahihiwalay mula sa katawan sa anyo ng thermal, X-ray, optical at iba pang radiation, ang enerhiya ng bawat isa ay inilalarawan ng susunod na termino sa formula. Kaya, ang isang katawan na papalapit sa bilis ng liwanag ay magsisimulang mag-radiate sa lahat ng spectra, lumalaki ang haba at bumagal sa oras, pagnipis sa haba ng Planck, iyon ay, kapag naabot ang bilis c, ang katawan ay magiging isang walang katapusang haba at manipis. sinag na gumagalaw sa bilis ng liwanag at binubuo ng mga photon na walang haba, at ang walang katapusang masa nito ay ganap na magiging enerhiya. Samakatuwid, ang naturang sangkap ay tinatawag na radiation.