Ibland kallas det fjärde tillståndet av materia, plasma består av joniserad gas där en eller flera elektroner inte är bundna till en molekyl eller atom. Du kanske aldrig observerar en sådan exotisk substans, men du stöter på fasta ämnen, vätskor och gaser dagligen. Många faktorer påverkar vilka av dessa tillstånd som spelar roll.
Intermolekylära styrkor på jobbet
Atomer, materiens grundläggande byggstenar, kombineras för att skapa molekyler som vatten. Intermolekylära krafter (IMF) mellan molekyler hjälper till att bestämma ett ämnes fas. När IMF är svag är ett ämne vanligtvis en gas när atmosfärstrycket är 1 atm (en enhet med standardatmosfärstryck) och temperaturen är 25 grader Celsius (77 Fahrenheit). Omvänt kommer ämnet troligen att vara ett fast ämne vid samma tryck och temperatur när IMF är stark.
Fasta ämnen, vätskor, gaser och partiklar
Olika faser av materia beter sig på unika sätt. I ett fast ämne är attraktionen mellan partiklar större än deras rörelseenergi - partiklar är också nära. Partiklar i vätskor är nära men deras rörelseenergi och attraktion är ungefär densamma. Slutligen är gaspartiklar långt ifrån varandra och deras attraktionsenergi är mindre än deras rörelseenergi.
Fasövergångar
Temperatur, tryck och ämnets sammansättning påverkar hur det byter fas. Ett fasdiagram visar de faser som olika ämnen antar vid olika temperaturer och tryck. Förångning, kondens, sublimering, avsättning, frysning och smältning är några av de sätt som fasförändringar sker. Förångning sker när vätska förvandlas till gas, medan kondensation beskriver processen där gas förvandlas till vätska. När vatten avdunstar uppstår förångning och vattenånga kan återgå till flytande tillstånd genom kondensering. Vissa ämnen, såsom fast koldioxid (torris) kan passera direkt från fast tillstånd till gastillstånd - forskare kallar detta sublimering. Deposition är motsatt process - en gas förbi vätsketillståndet och förändras till ett fast ämne. Frysning förändras från flytande till fast, och smältning ändras från fast till flytande.
Fasskillnader
Ett ämne kan övergå från vätska till gas genom kokning, från vätska till fast ämne genom frysning och från fast till vätska genom smältning. Is, flytande vatten och vattenånga kan bestå av samma molekyler, men de skiljer sig åt på flera viktiga sätt. Det är till exempel svårt att komprimera ett fast ämne eller vätska i stor utsträckning, men du kan enkelt komprimera en gas. Vätskor och gaser antar formen på sina behållare, men fasta ämnen inte. Gaser har en ytterligare förmåga att expandera när de antar en behållares form och matchar behållarens volym.