Definition des Sachverhalts

Physik und Chemie untersuchen Materie, Energie und Wechselwirkungen zwischen ihnen. Aus den Gesetzen der Thermodynamik wissen Wissenschaftler, dass Materie Zustände ändern kann und die Summe aus Materie und Energie eines Systems konstant ist. Wenn Energie zur Materie hinzugefügt oder daraus entfernt wird, ändert sich der Zustand in a Aggregatszustand. Ein Zustand der Materie wird als einer der Wege definiert, auf denen Angelegenheit kann mit sich selbst interagieren, um eine homogene zu bilden Phase.

Die Ausdrücke "Zustand der Materie" und "Phase der Materie" werden synonym verwendet. Zum größten Teil ist dies in Ordnung. Technisch kann ein System mehrere Phasen enthalten vom gleichen Zustand der Materie. Beispielsweise kann ein Stahlstab (ein Feststoff) Ferrit, Zementit und Austenit enthalten. Eine Mischung aus Öl und Essig (eine Flüssigkeit) enthält zwei getrennte flüssige Phasen.

Im Alltag gibt es vier Phasen der Materie: Feststoffe

Solide: Ein Festkörper hat eine definierte Form und ein definiertes Volumen. Partikel innerhalb eines Festkörpers sind sehr nahe beieinander gepackt und in einer geordneten Anordnung fixiert. Die Anordnung kann ausreichend geordnet sein, um einen Kristall zu bilden (z. B. NaCl oder Tafelsalzkristall, Quarz), oder die Anordnung kann ungeordnet oder amorph sein (z. B. Wachs, Baumwolle, Fensterglas).

Flüssigkeit: Eine Flüssigkeit hat ein definiertes Volumen, aber keine definierte Form. Partikel in einer Flüssigkeit sind nicht so dicht beieinander gepackt wie in einem Feststoff, sodass sie gegeneinander gleiten können. Beispiele für Flüssigkeiten sind Wasser, Öl und Alkohol.

Gas: Einem Gas fehlt entweder eine definierte Form oder ein definiertes Volumen. Gaspartikel sind weit voneinander entfernt. Beispiele für Gase sind Luft und Helium in einem Ballon.

Plasma: Wie bei einem Gas fehlt einem Plasma eine definierte Form oder ein definiertes Volumen. Die Partikel eines Plasmas sind jedoch elektrisch geladen und durch große Unterschiede voneinander getrennt. Beispiele für Plasma Dazu gehören Blitz und die Aurora.

Glas: Ein Glas ist ein amorpher Feststoff Zwischenstufe zwischen einem Kristallgitter und einer Flüssigkeit. Es wird manchmal als separater Materiezustand angesehen, weil es Eigenschaften aufweist, die sich von Feststoffen oder Flüssigkeiten unterscheiden, und weil es in einem metastabilen Zustand vorliegt.

Superfluid: Ein Superfluid ist ein zweiter flüssiger Zustand, der in der Nähe auftritt Absoluter Nullpunkt. Im Gegensatz zu einer normalen Flüssigkeit hat ein Superfluid Null Viskosität.

Bose-Einstein-Kondensat: EIN Bose-Einstein-Kondensat kann der fünfte Zustand der Materie genannt werden. In einem Bose-Einstein-Kondensat verhalten sich die Materieteilchen nicht mehr wie einzelne Einheiten und können mit einer einzigen Wellenfunktion beschrieben werden.

Fermionisches Kondensat: Wie ein Bose-Einstein-Kondensat können Partikel in einem fermionischen Kondensat durch eine einheitliche Wellenfunktion beschrieben werden. Der Unterschied besteht darin, dass das Kondensat durch Fermionen gebildet wird. Aufgrund des Pauli-Ausschlussprinzips können Fermionen nicht denselben Quantenzustand haben, aber in diesem Fall verhalten sich Fermionspaare wie Bosonen.

Dropleton: Dies ist ein "Quantennebel" aus Elektronen und Löchern, die ähnlich wie eine Flüssigkeit fließen.

Entartete Materie: Entartete Materie ist tatsächlich eine Ansammlung exotischer Materiezustände, die unter extrem hohem Druck auftreten (z. B. in den Kernen von Sternen oder massiven Planeten wie Jupiter). Der Begriff "entartet" leitet sich von der Art und Weise ab, wie Materie in zwei Zuständen mit derselben Energie existieren kann, wodurch sie austauschbar werden.

Gravitations-Singularität: Eine Singularität, wie in der Mitte eines Schwarzen Lochs, ist nicht ein Zustand der Materie. Es ist jedoch bemerkenswert, weil es ein "Objekt" ist, das aus Masse und Energie besteht und dem Materie fehlt.

Materie kann Zustände ändern, wenn Energie zum System hinzugefügt oder daraus entfernt wird. Normalerweise resultiert diese Energie aus Druck- oder Temperaturänderungen. Wenn Materie ihre Zustände ändert, erfährt sie a Phasenübergang oder Phasenwechsel.

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