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物質狀態(1)---- 轉載自維基百科
2023/01/22 19:15:33瀏覽535|回應0|推薦2

物質狀態(state of matter)常稱物態,是指一種物質出現不同的相。早期來說,物質狀態是以它的體積性質來分辨。在固態時,物質擁有固定的形狀和容量;而在液態時,物質維持固定的容量但形狀會隨容器的形狀而改變;氣態時,物質不論有沒有容量都會膨脹以進行擴散。近期,科學家以分子之間的相互關係作分類。固態是指因分子之間因為相互的吸力因而只會在固定位置震動。而在液體的時候,分子之間距離仍然比較近,分子之間仍有一定的吸引力,因此只能在有限的範圍中活動。至於在氣態,分子之間的距離較遠,因此分子之間的吸引力並不顯著,所以分子可以隨意活動。電漿態,是在高溫之下出現的高度離化氣體。而由於相互之間的吸力是離子力,因而出現與氣體不同的性質,所以電漿態被認為是第四種物質狀態。假如有一種物質狀態不是由分子組成而是由不同力所組成,我們會考慮成一種新的物質狀態。例如:費米凝聚和夸克-膠子漿。

不同物質狀態的相互關係

物質狀態亦可用相的轉變來表達。相的轉變可以是結構上的轉變又或者是出現一些獨特的性質。根據這個定義,每一種相都可以其他的相中透過相的轉變分離出來。例如水數種固體的相。超導電性便是由相的轉變引伸出來,因此便有超導電性的狀態。同樣,液晶體狀態鐵磁性狀態都是用相的轉變所劃分出來並同時擁有不一樣的性質。

三大基本物質狀態

三大基本物質指在常壓常溫下,自然物質所常見的狀態。另「牛頓流體」與「非牛頓流體」指的是流體力學中的概念與特性,並非物質狀態。

1.固態 粒子(包括離子、原子或者分子)都是緊密排列。粒子之間有很強的吸力,所以只能在原位震動。因而令固體擁有穩定、固定形狀和固定容量的特性,只有因施力而切斷或打碎時才可改變它的形狀。在晶體固體中,粒子(包括原子、分子、和離子)都是以三維空間的結構排列,而同一種物質可以排列成不同形式晶體結構。例如鐵在攝氏912度下是面心立方,攝氏912至1394度之間便是體心立方。又例如冰,世上已知有關冰的晶體結構有15種,這15種的固體物質狀態分別存在於不同的溫度和壓力之下。在物質狀態的轉變過程中,固體會透過熔化變成液體,相反液體會凝固成固體。如果由固體直接轉變為氣體,例如在大氣壓力下的二氧化碳,我們稱之為昇華,反之則是凝華

2.液態 在溫度和氣壓是常數的情況下,液體的容量是固定的。當固體加熱到熔點之上時,便會成為液體。內分子(內原子或者內離子)之間的力仍然不可忽略,但分子有足夠的能量,因而可以有相對運動,結構亦是流動的。液體的形狀是不定的,由容器的大小來決定。一般情況下液體的容量會比它在固體時要大,水(H2O)是一個反例因為水從0-4攝氏下密度上升並達到頂點。而物質以液體存在的最高溫度和最高壓力分別名為臨界溫度臨界壓力

3.氣態 在氣態中,分子擁有足夠多的動能,因而內分子力的影響相對減少(對於理想氣體會是0),分子之間的距離亦較遠。氣體並沒有限定的形狀和容量,但是它會佔據整個密封的容器。液體可以透過在常壓下加熱到沸點或者在常溫下減壓而轉變成氣體。當氣體溫度低過臨界溫度時,這種氣體稱為蒸氣,可以單單透過加壓而變成液體。如果氣體的壓力等同液體的蒸氣壓,兩者便可達致平衡,與固體亦然。當一種氣體的溫度和氣壓分別超越自身的臨界壓力及臨界溫度時便成為超臨界流體(SCF)它擁有氣體的特性,同時是一種高密度的溶劑,因此而工業中有不少用途。例如超臨界二氧化碳可用透過超流體抽取法去抽取咖啡因,從而製造出脫咖啡因的咖啡。

( 知識學習科學百科 )
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引用
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