위상과 물질 상태의 차이점은 무엇입니까?

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많은 맥락에서 “물질의 위상”과 “물질의 상태”라는 용어는 마치 동의어인 것처럼 상호 교환적으로 사용됩니다. 위상 변화와 상태 변화에 대해서도 마찬가지입니다. 그러나 이러한 용어를 정확히 동일하지 않게 만드는 미묘한 차이가 있습니다.

다음으로 이러한 차이점을 살펴보고 단계에 대해 이야기할 때와 물질의 상태에 대해 이야기할 때를 명확하게 구분하는 방법을 배웁니다.

물질의 상태는 무엇입니까?

물질의 상태 는 물질을 구성하는 입자가 추가되거나 결합될 수 있는 다양한 방식입니다. 이러한 이유로 물질의 집합 상태 라고도 합니다 . 이러한 상태는 본질적으로 입자가 물질의 구조에 존재하는 이동성을 기반으로 정의됩니다.

이런 의미에서 동일한 물질은 일반적으로 다음 네 가지 물질 상태를 찾을 수 있습니다.

  • 고체 상태: 정의된 모양과 부피를 가진 몸체로 형성되는 것이 특징입니다. 고체 상태에서 모든 입자는 움직임의 자유가 거의 없는 고정된 위치에 제한됩니다. 이것은 고체에 명확한 부피와 명확한 모양을 제공합니다.
  • 액체 상태: 액체에서 물질을 구성하는 입자는 서로 매우 가깝지만 결합이 느슨하여 입자가 상대적으로 자유롭게 한 위치에서 다른 위치로 흐르고 미끄러질 수 있습니다. 이러한 이유로 액체는 정의된 부피를 갖지만 정의된 모양이 아니라 액체를 담는 용기의 모양을 얻습니다.
  • 기체 상태: 이 상태에서 입자는 본질적으로 서로 분리되어 서로 거의 상호 작용하지 않습니다. 기체 상태의 물질은 밀도가 매우 낮고 정의된 모양이나 부피가 없는 것이 특징입니다.
  • 플라즈마: 플라즈마는 가스를 매우 높은 온도로 가열하여 형성되는 자유 전자와 양이온(양이온)의 가스 혼합물입니다. 이 온도는 너무 높아서 서로 충돌할 때 원자가 문자 그대로 전자를 서로 떼어냅니다. 별의 물질은 대부분 플라즈마 상태에 있습니다.

많은 물질이 이러한 상태로 존재할 수 있지만 다른 물질은 존재할 수 없습니다. 물은 비교적 정상적인 조건에서 고체, 액체, 기체 상태를 동시에 발견할 수 있는 물질의 대표적인 예입니다. 반면에 자당이나 일반 설탕은 고체 상태로 존재할 수 있으며(일반적으로 발견됨) 녹여서 캐러멜을 만들 때처럼 액체가 됩니다. 그러나 용융된 자당을 계속 가열하면 기체 상태로 변하는 대신 일반적으로 기체 상태로 변하기 전에 분해되거나 탄화됩니다.

이러한 일반적인 상태 외에도 매우 극한의 온도 및 압력 조건에서만 존재하는 덜 일반적인 다른 상태가 있습니다. 예를 들어, 절대 영도에 매우 가까운 극히 낮은 온도에서만 형성되는 보스-아인슈타인 응축수가 있습니다 . 이 죽은 후 형성되는 중성자 별 및 극도로 높은 에너지 조건에서만 형성되는 쿼크-글루온 플라즈마 와 같이 밀도가 매우 높은 조건에서 존재하는 물질의 퇴화 상태.

물질의 상태에 영향을 미치는 요인

주어진 물질이 고체, 액체 또는 기체 형태인지 여부는 입자를 함께 유지하려는 힘과 입자를 분리하려는 힘 사이의 경쟁에 달려 있습니다. 입자 사이에 존재하는 상호작용의 힘 또는 응집력은 입자를 통합하려는 경향이 있는 반면 열 진동은 입자를 분리하는 경향이 있습니다. 반면에 높은 압력은 입자를 더 가깝게 만드는 경향이 있어 입자 간의 상호 작용을 촉진하고 입자를 응축하는 경향이 있습니다.

물질의 단계는 무엇입니까?

위상의 개념은 상태의 개념과 다릅니다. 물리 및 화학에서 물질의 위상은 물질의 일부 ​​또는 물리적 및 화학적 특성이 균일하거나 균질한 시스템 내의 영역 또는 영역을 나타냅니다.

물리적인 상태의 물질도 단일상의 형태로 존재하는 경우가 있기 때문에 상태와 유사한 개념으로 보일 수 있다. 예를 들어, 이것은 물의 경우에 발생합니다. 기체 상태의 물, 즉 수증기는 수증기가 본질적으로 균질하기 때문에 동시에 위상입니다. 액체 상태의 물과 얼음도 마찬가지입니다. 이 경우 기체 상태의 물 에 대해 이야기하는 것은 기본적으로 기체 상태의 물에 대해 이야기하는 것과 같습니다.

그러나 같은 상태임에도 불구하고 다른 형태로 존재할 수 있는 다른 물질들이 있다. 예를 들어 산화규소 또는 실리카가 있는데, 이들은 모두 고체 상태로 여러 상으로 존재할 수 있습니다. 실리카는 온도와 압력 조건에 따라 석영-a, 석영-β, 크리스토발석, 트리디마이트, 코에사이트 등으로 존재할 수 있습니다. 이러한 각 단계는 모두 고체 상태이며 각각은 다른 것과 다른 특정 구조 및 물리 화학적 특성을 가지고 있습니다.

다중 구성 요소 시스템의 단계

물질의 위상과 상태는 순수한 물질이나 단일 구성 요소로 구성된 시스템의 경우 이해하기 쉽습니다. 그러나 다양한 구성 요소를 혼합하여 이진법, 삼진법 및 더 복잡한 시스템을 형성할 때 예기치 않은 물질의 동작이 발생할 수 있습니다.

이 경우 시스템의 구성과 다른 구성 요소가 발견되는 비율에 따라 많은 수의 다른 상이 형성될 수 있습니다. 합금은 금속을 함께 혼합하여 근본적으로 다른 특성을 얻을 수 있는 이러한 복잡한 시스템의 명확한 예입니다.

위상 개념은 기름과 물과 같이 섞이지 않는 액체의 혼합물을 설명하는 데에도 매우 유용합니다. 전체적으로 시스템은 액체 상태이지만, 두 개의 별개의 상이 있다는 것은 분명합니다. 하나는 수상 위에 떠 있는 오일에 의해 형성됩니다. 이 경우 유성 또는 유기 “상태” 및 수성 “상태”를 말하는 것은 이치에 맞지 않지만 유성 또는 유기 상 및 수성 상을 말하는 것은 이치에 맞습니다.

물질의 상태와 단계 사이의 차이점 요약

물질의 상태는 물질을 구성하는 입자의 이동성에 따라 정의됩니다. 대신, 물질의 상은 물질의 물리적 및 화학적 특성의 관점에서 정의되며, 동일한 구성과 동일한 응집 상태를 갖지만 서로 다른 특성을 갖는 여러 상이 발견될 수 있습니다.

반면에 물질의 상태는 고체, 액체, 기체 및 플라즈마뿐만 아니라 극한 조건에 존재하는 다른 더 이국적인 상태가 될 수 있습니다. 반면에 여러 액체 및 기체상과 여러 고체상이 동일한 시스템에 공존할 수 있습니다. 이것은 물질의 상태 개념이 물질의 위상보다 더 일반적이거나 덜 구체적인 개념임을 나타냅니다.

참조

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

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