Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φάσης και κατάστασης ύλης;

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Σε πολλά συμφραζόμενα, οι όροι “φάσεις της ύλης” και “καταστάσεις της ύλης” χρησιμοποιούνται εναλλακτικά σαν να ήταν συνώνυμοι. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί σε σχέση με τις αλλαγές φάσης και τις αλλαγές κατάστασης. Ωστόσο, υπάρχουν λεπτές διαφορές που κάνουν αυτούς τους όρους να μην είναι ακριβώς ίδιοι.

Στη συνέχεια, θα εξερευνήσουμε αυτές τις διαφορές για να μάθουμε να διακρίνουμε ξεκάθαρα πότε μιλάμε για φάσεις και πότε για καταστάσεις της ύλης.

Ποιες είναι οι καταστάσεις της ύλης;

Οι καταστάσεις της ύλης είναι οι διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους τα σωματίδια που την αποτελούν μπορούν να προστεθούν ή να ενωθούν μεταξύ τους. Για το λόγο αυτό, ονομάζονται επίσης καταστάσεις συσσωμάτωσης της ύλης . Αυτές οι καταστάσεις ουσιαστικά ορίζονται με βάση την κινητικότητα που παρουσιάζουν τα σωματίδια τους στη δομή της ουσίας.

Με αυτή την έννοια, η ίδια ουσία μπορεί γενικά να βρει τις ακόλουθες τέσσερις καταστάσεις ύλης:

  • Στερεά κατάσταση: χαρακτηρίζεται από το ότι σχηματίζονται από σώματα με καθορισμένο σχήμα και όγκο. Στη στερεή κατάσταση, όλα τα σωματίδια περιορίζονται σε μια σταθερή θέση, με πολύ μικρή ελευθερία κινήσεων. Αυτό δίνει στα στερεά έναν καθορισμένο όγκο και ένα καθορισμένο σχήμα.
  • Υγρή κατάσταση: στα υγρά, τα σωματίδια που συνθέτουν μια ουσία είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, αλλά η ένωσή τους είναι αρκετά χαλαρή ώστε να επιτρέπει στα σωματίδια να ρέουν και να γλιστρούν από το ένα μέρος στο άλλο με σχετική ελευθερία. Για το λόγο αυτό, τα υγρά έχουν καθορισμένο όγκο, αλλά όχι καθορισμένο σχήμα, αποκτώντας το σχήμα του δοχείου που τα περιέχει.
  • Αέρια κατάσταση: Σε αυτή την κατάσταση τα σωματίδια είναι ουσιαστικά χωριστά το ένα από το άλλο, αλληλεπιδρώντας πολύ λίγο μεταξύ τους. Οι ουσίες σε αέρια κατάσταση χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλές πυκνότητες και από μη καθορισμένο σχήμα ή όγκο.
  • Πλάσμα: Το πλάσμα είναι ένα αέριο μείγμα ελεύθερων ηλεκτρονίων και θετικών ιόντων (κατιόντων) που σχηματίζονται με θέρμανση των αερίων σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι τόσο υψηλές που όταν συγκρούονται μεταξύ τους, τα άτομα κυριολεκτικά σχίζουν τα ηλεκτρόνια το ένα από το άλλο. Η ύλη των άστρων βρίσκεται σε κατάσταση πλάσματος, στα περισσότερα από αυτά.

Πολλές ουσίες μπορούν να υπάρχουν σε οποιαδήποτε από αυτές τις καταστάσεις, ενώ άλλες δεν μπορούν. Το νερό είναι το χαρακτηριστικό παράδειγμα μιας ουσίας που μπορούμε να βρούμε σε στερεή, υγρή και αέρια κατάσταση, ακόμη και όλα ταυτόχρονα υπό σχετικά κανονικές συνθήκες. Από την άλλη, η σακχαρόζη ή η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη μπορεί να υπάρχει σε στερεή κατάσταση (όπως τη βρίσκουμε συνήθως), και μπορούμε επίσης να τη λιώσουμε, με αποτέλεσμα να γίνει υγρό όπως όταν φτιάχνουμε καραμέλα. Ωστόσο, εάν συνεχίσουμε να θερμαίνουμε τη λιωμένη σακχαρόζη, αντί να μετατραπεί σε αέρια κατάσταση, συνήθως αποσυντίθεται ή ανθρακώνεται πριν μετατραπεί σε αέρια κατάσταση.

Εκτός από αυτές τις κοινές καταστάσεις, υπάρχουν άλλες λιγότερο κοινές καταστάσεις που υπάρχουν μόνο κάτω από πολύ ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Για παράδειγμα, υπάρχει το συμπύκνωμα Bose-Einstein που σχηματίζεται μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν. η εκφυλισμένη κατάσταση της ύλης που υπάρχει υπό συνθήκες εξαιρετικά υψηλών πυκνοτήτων, όπως στα αστέρια νετρονίων που σχηματίζονται μετά το θάνατο ενός αστεριού και στα πλάσματα κουάρκ-γλουονίων , τα οποία σχηματίζονται μόνο σε συνθήκες εξαιρετικά υψηλής ενέργειας.

Παράγοντες που επηρεάζουν τις καταστάσεις της ύλης

Το αν μια δεδομένη ουσία έχει τη μορφή στερεού, υγρού ή αερίου εξαρτάται από έναν ανταγωνισμό μεταξύ των δυνάμεων που προσπαθούν να κρατήσουν τα σωματίδια της ενωμένα και των δυνάμεων που τείνουν να τα χωρίσουν. Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης που υπάρχουν μεταξύ των σωματιδίων του, ή οι συνεκτικές δυνάμεις, τείνουν να ενώνουν τα σωματίδια, ενώ οι θερμικές δονήσεις τείνουν να τα χωρίζουν. Από την άλλη πλευρά, η υψηλή πίεση τείνει να φέρει τα σωματίδια πιο κοντά μεταξύ τους, διευκολύνοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων και τείνοντας να τα συμπυκνώσει.

Ποιες είναι οι φάσεις της ύλης;

Η έννοια της φάσης είναι διαφορετική από αυτή της κατάστασης. Στη φυσική και τη χημεία, μια φάση ύλης αναφέρεται σε ένα τμήμα της ύλης ή σε μια ζώνη ή περιοχή μέσα σε ένα σύστημα στο οποίο οι φυσικές και χημικές ιδιότητες είναι ομοιόμορφες ή ομοιογενείς.

Αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια έννοια παρόμοια με αυτή της κατάστασης, καθώς υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες μια ουσία σε φυσική κατάσταση έχει επίσης τη μορφή μιας ενιαίας φάσης. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, στην περίπτωση του νερού. Το νερό σε αέρια κατάσταση, δηλαδή οι υδρατμοί, είναι ταυτόχρονα και φάση, αφού οι υδρατμοί είναι ουσιαστικά ομοιογενείς. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για το υγρό νερό και τον πάγο. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το να μιλάμε για την αέρια φάση του νερού είναι βασικά το ίδιο με το να μιλάμε για νερό σε αέρια κατάσταση.

Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες ουσίες που μπορούν να υπάρχουν σε διαφορετικές μορφές παρόλο που βρίσκονται στην ίδια κατάσταση. Ένα παράδειγμα είναι το οξείδιο του πυριτίου ή το πυρίτιο, το οποίο μπορεί να υπάρχει σε διαφορετικές φάσεις, όλες σε στερεή κατάσταση. Ανάλογα με τις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, το πυρίτιο μπορεί να υπάρχει ως χαλαζίας-α, χαλαζίας-β, κριστοβαλίτης, τριδυμίτης, κοισίτης και άλλα. Κάθε μία από αυτές τις φάσεις είναι όλες σε στερεή κατάσταση και καθεμία από αυτές έχει μια ιδιαίτερη δομή και φυσικοχημικές ιδιότητες που διαφέρουν από τις άλλες.

Φάσεις σε συστήματα πολλαπλών συστατικών

Οι φάσεις και οι καταστάσεις της ύλης είναι εύκολα κατανοητές στις περιπτώσεις καθαρών ουσιών ή συστημάτων που αποτελούνται από ένα μόνο συστατικό. Ωστόσο, όταν αναμιγνύουμε διάφορα συστατικά για να σχηματίσουμε δυαδικά, τριμερή και πιο πολύπλοκα συστήματα, μπορεί να προκύψουν απροσδόκητες συμπεριφορές της ύλης.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών φάσεων μπορεί να σχηματιστεί ανάλογα με τη σύνθεση του συστήματος και τις αναλογίες στις οποίες βρίσκονται τα διαφορετικά συστατικά. Τα κράματα είναι ξεκάθαρα παραδείγματα αυτών των πολύπλοκων συστημάτων στα οποία μπορούμε να αποκτήσουμε ριζικά διαφορετικές ιδιότητες αναμειγνύοντας μέταλλα μεταξύ τους.

Η ιδέα της φάσης είναι επίσης πολύ χρήσιμη για την περιγραφή μιγμάτων μη αναμίξιμων υγρών όπως λάδι και νερό. Αν και, ως σύνολο, το σύστημα βρίσκεται σε υγρή κατάσταση, είναι προφανές ότι υπάρχουν δύο διακριτές φάσεις, η μία που σχηματίζεται από το λάδι που επιπλέει στην κορυφή της υδατικής φάσης. Σημειώστε ότι, σε αυτή την περίπτωση, δεν έχει νόημα να μιλάμε για μια ελαιώδη ή οργανική “κατάσταση” και μια υδατική “κατάσταση”, αλλά έχει νόημα να μιλάμε για μια ελαιώδη ή οργανική φάση και μια υδατική φάση.

Περίληψη των διαφορών μεταξύ κατάστασης και φάσης της ύλης

Οι καταστάσεις της ύλης ορίζονται με βάση την κινητικότητα των σωματιδίων που την αποτελούν. Αντίθετα, οι φάσεις της ύλης ορίζονται ως προς τις φυσικές και χημικές ιδιότητες της ύλης και πολλές διαφορετικές φάσεις μπορούν να βρεθούν με την ίδια σύνθεση και στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης αλλά οι οποίες, ωστόσο, έχουν διαφορετικές ιδιότητες.

Από την άλλη πλευρά, οι καταστάσεις της ύλης μπορεί να είναι στερεά, υγρή, αέρια και πλάσμα, καθώς και άλλες πιο εξωτικές καταστάσεις που υπάρχουν σε ακραίες συνθήκες. Από την άλλη πλευρά, πολλές υγρές και αέριες φάσεις και πολλαπλές στερεές φάσεις μπορούν να συνυπάρχουν στο ίδιο σύστημα. Αυτό δείχνει ότι η έννοια της κατάστασης της ύλης είναι μια γενικότερη ή λιγότερο ειδική έννοια από τη φάση της ύλης.

βιβλιογραφικές αναφορές

Διαφορά μεταξύ φάσης και κατάστασης . (2015, 11 Οκτωβρίου). dokumen.συμβουλές. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html

Ehlers, EG and Potter, S. (2019, 14 Νοεμβρίου). φάση – Δυαδικά συστήματα . Εγκυκλοπαίδεια Britannica. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems

Φάση ύλης και κατάσταση ύλης . (2011, 15 Ιουνίου). Διαφορά μεταξύ. http://www.differencebetween.net/science/difference-between-phase-of-matter-and-state-of-matter/

Πυρίτιο και υγεία. (2019). κρυσταλλικό πυρίτιο . Διαδικτυακή πύλη SCR. https://www.siliceysalud.es/index.php/el-polvo-y-la-scr/la-silice/silice-cristalina/

Βατάλης, Κωνσταντίνος & Χαραλαμπίδης, Γιώργος & Μπενέτης, Νικόλας-Πλούταρχος. (2015). Αγορά καινοτόμων εφαρμογών χαλαζία υψηλής καθαρότητας. Proceded Economics and Finance. 24. 734-742. https://www.researchgate.net/figure/Phase-diagram-of-silica_fig1_283954321

-Διαφήμιση-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados