Bazen maddenin dördüncü hali olarak adlandırılan plazma, bir veya daha fazla elektronun bir moleküle veya atoma bağlı olmadığı iyonize gazdan oluşur. Böyle egzotik bir maddeyi asla gözlemleyemezsiniz, ancak her gün katı, sıvı ve gazlarla karşılaşıyorsunuz. Bu durumların hangisinde maddenin var olduğunu birçok faktör etkiler.
Moleküller Arası Kuvvetler İş Başında
Maddenin temel yapı taşları olan atomlar birleşerek su gibi moleküller oluşturur. Moleküller arasındaki moleküller arası kuvvetler (IMF), bir maddenin fazını belirlemeye yardımcı olur. IMF zayıf olduğunda, atmosfer basıncı 1 atm (standart atmosferik basınç birimi) ve sıcaklık 25 santigrat derece (77 Fahrenheit) olduğunda bir madde genellikle gazdır. Tersine, IMF güçlü olduğunda madde muhtemelen aynı basınç ve sıcaklıkta katı olacaktır.
Katılar, Sıvılar, Gazlar ve Parçacıklar
Maddenin farklı evreleri benzersiz şekillerde davranır. Bir katıda, parçacıklar arasındaki çekim hareket enerjilerinden daha büyüktür - parçacıklar da yakındır. Sıvılardaki parçacıklar birbirine yakındır ancak hareket ve çekim enerjileri yaklaşık olarak aynıdır. Son olarak, gaz parçacıkları birbirinden çok uzaktadır ve çekim enerjileri hareket enerjilerinden daha azdır.
Faz Geçişleri
Sıcaklık, basınç ve bir maddenin bileşimi, faz değiştirme şeklini etkiler. Bir faz diyagramı, farklı maddelerin çeşitli sıcaklık ve basınçlarda aldığı fazları gösterir. Buharlaşma, yoğunlaşma, süblimleşme, biriktirme, donma ve erime, faz değişikliklerinin meydana gelme yollarından bazılarıdır. Buharlaşma, sıvı gaza dönüştüğünde gerçekleşir, yoğuşma ise gazın tekrar sıvıya dönüştüğü süreci tanımlar. Su buharlaştığında buharlaşma meydana gelir ve su buharı yoğunlaşarak sıvı hale dönebilir. Katı karbon dioksit (kuru buz) gibi bazı maddeler doğrudan katı halden gaz haline geçebilir - bilim adamları buna süblimasyon diyorlar. Biriktirme işlemi bunun tersidir - bir gaz sıvı halini atlar ve bir katıya dönüşür. Donma sıvıdan katıya, erime katıdan sıvıya geçiyor.
Faz Farkları
Bir madde kaynama ile sıvıdan gaza, donma ile sıvıdan katıya, erime ile katıdan sıvıya geçebilir. Buz, sıvı su ve su buharı aynı moleküllerden oluşabilir, ancak birkaç önemli yönden farklılık gösterirler. Örneğin, bir katı veya sıvıyı büyük ölçüde sıkıştırmak zordur, ancak bir gazı kolayca sıkıştırabilirsiniz. Sıvılar ve gazlar kaplarının şeklini alır, ancak katılar almaz. Gazlar, bir kabın şeklini aldıklarında ve kabın hacmiyle eşleştiğinde ek bir genleşme yeteneğine sahiptir.