המאפיינים של מוצקים, נוזלים וגזים

המכונה לפעמים המצב הרביעי של החומר, פלזמה מורכבת מגז מיונן שבו אלקטרונים אחד או יותר אינם קשורים למולקולה או אטום. אתה אף פעם לא יכול לצפות בחומר אקזוטי כזה, אבל אתה נתקל במוצקים, נוזלים וגזים מדי יום. גורמים רבים משפיעים על איזו מדינות אלה קיים.

אטומים, אבני הבסיס הבסיסיות של החומר, משתלבים ויוצרים מולקולות כמו מים. כוחות בין-מולקולריים (IMF) בין מולקולות עוזרים לקבוע את שלב החומר. כאשר ה- IMF חלש, חומר הוא בדרך כלל גז כאשר הלחץ האטמוספרי הוא 1 אטמ (יחידה של לחץ אטמוספרי סטנדרטי) והטמפרטורה היא 25 מעלות צלזיוס (77 פרנהייט). לעומת זאת, החומר יהיה ככל הנראה מוצק באותו לחץ וטמפרטורה כאשר קרן המטבע חזקה.

שלבים שונים של חומר מתנהגים בדרכים ייחודיות. במוצק משיכה בין חלקיקים גדולה מאנרגיית התנועה שלהם - גם חלקיקים קרובים. חלקיקים בנוזלים קרובים אך אנרגיית התנועה והמשיכה שלהם זהים. לבסוף, חלקיקי גז רחוקים זה מזה ואנרגיית המשיכה שלהם פחותה מאנרגיית התנועה שלהם.

טמפרטורה, לחץ והרכב החומר משפיעים על הדרך בה הוא משנה שלבים. תרשים פאזה מראה את השלבים שחומרים שונים מניחים בטמפרטורות ולחצים שונים. אידוי, עיבוי, סובלימציה, תצהיר, הקפאה והתכה הם חלק מהדרכים בהן מתרחשים שינויים בשלב. אידוי קורה כאשר נוזל הופך לגז, ואילו עיבוי מתאר את התהליך שבו גז הופך חזרה לנוזל. כאשר מים מתאדים מתרחשת אידוי, ואדי מים יכולים לחזור למצב הנוזלי על ידי עיבוי. חומרים מסוימים, כגון פחמן דו חמצני מוצק (קרח יבש) יכולים לעבור ישירות ממצב מוצק למצב גז - המדענים מכנים סובלימציה זו. התצהיר הוא התהליך ההפוך - גז עוקף את המצב הנוזלי ומשתנה למוצק. הקפאה מתחלפת מנוזל למוצק, וההתמסה משתנה ממוצק לנוזל.

חומר עשוי לעבור מנוזל לגז על ידי רתיחה, מנוזל למוצק על ידי הקפאה, וממוצק לנוזל על ידי התכה. קרח, מים נוזליים ואדי מים עשויים להיות מורכבים מאותן מולקולות, אך הם נבדלים בכמה דרכים חשובות. לדוגמא, קשה לדחוס מוצק או נוזל במידה רבה, אך ניתן לדחוס גז בקלות. נוזלים וגזים לובשים את צורת המכולות שלהם, אך המוצקים אינם. לגזים יכולת נוספת להתרחב כאשר הם לובשים צורת מיכל ותואמים לנפח המיכל.