Joskus kutsutaan aineen neljänneksi tilaksi, plasma koostuu ionisoidusta kaasusta, jossa yksi tai useampi elektroni ei ole sitoutunut molekyyliin tai atomiin. Et voi koskaan tarkkailla tällaista eksoottista ainetta, mutta kohtaat kiinteitä aineita, nesteitä ja kaasuja päivittäin. Monet tekijät vaikuttavat siihen, missä näistä tiloista asia on.
Molekyylien väliset voimat työssä
Aineet, aineen peruselementit, muodostavat molekyylejä, kuten vettä. Molekyylien väliset molekyylien väliset voimat (IMF) auttavat määrittämään aineen vaiheen. Kun IMF on heikko, aine on yleensä kaasu, kun ilmanpaine on 1 atm (yksikkö normaalista ilmanpaineesta) ja lämpötila on 25 celsiusastetta (77 Fahrenheit). Päinvastoin, aine on todennäköisesti kiinteä aine samassa paineessa ja lämpötilassa, kun IMF on vahva.
Kiinteät aineet, nesteet, kaasut ja hiukkaset
Aineen eri vaiheet käyttäytyvät ainutlaatuisella tavalla. Kiinteässä aineessa hiukkasten välinen vetovoima on suurempi kuin niiden liikeenergia - hiukkaset ovat myös lähellä. Nesteissä olevat hiukkaset ovat lähellä, mutta niiden liike- ja vetovoima ovat suunnilleen samat. Lopuksi kaasupartikkelit ovat kaukana toisistaan ja niiden vetovoima on pienempi kuin niiden liikeenergia.
Vaihesiirtymät
Lämpötila, paine ja aineen koostumus vaikuttavat siihen, miten aine vaihtaa. Vaihekaavio näyttää vaiheet, jotka eri aineet ottavat vastaan eri lämpötiloissa ja paineissa. Höyrystyminen, kondensoituminen, sublimaatio, kerrostuminen, jäätyminen ja sulaminen ovat joitain tapoja vaihemuutoksiin. Höyrystyminen tapahtuu, kun neste muuttuu kaasuksi, kun taas kondensoituminen kuvaa prosessia, jossa kaasu muuttuu takaisin nesteeksi. Kun vesi haihtuu, tapahtuu höyrystymistä ja vesihöyry voi palata nestemäiseen tilaan kondensoitumalla. Jotkut aineet, kuten kiinteä hiilidioksidi (kuivajää), voivat siirtyä kiinteästä tilasta kaasutilaan - tutkijat kutsuvat tätä sublimaatioksi. Saostuminen on päinvastainen prosessi - kaasu ohittaa nestemäisen tilan ja muuttuu kiinteäksi aineeksi. Pakastaminen muuttuu nestemäisestä kiinteäksi ja sulaminen muuttuu kiinteästä nestemäiseksi.
Vaiheerot
Aine voi siirtyä nesteestä kaasuun kiehuvalla, nesteestä kiinteään pakastamalla ja kiinteästä nesteeseen sulattamalla. Jää, nestemäinen vesi ja vesihöyry voivat koostua samoista molekyyleistä, mutta ne eroavat toisistaan useilla tärkeillä tavoilla. Esimerkiksi kiinteää tai nestemäistä on vaikea puristaa suuressa määrin, mutta voit helposti pakata kaasua. Nesteet ja kaasut ottavat astioidensa muodon, mutta kiinteät aineet eivät. Kaasuilla on ylimääräinen kyky laajentua, kun ne ottavat astian muodon ja vastaavat säiliön tilavuutta.