Tabla de Contenidos
Trong nhiều ngữ cảnh, thuật ngữ “các pha của vật chất” và “trạng thái của vật chất” được sử dụng thay thế cho nhau như thể chúng đồng nghĩa với nhau. Điều tương tự cũng có thể nói đối với sự thay đổi pha và thay đổi trạng thái. Tuy nhiên, có những khác biệt tinh tế khiến các thuật ngữ này không hoàn toàn giống nhau.
Tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá những điểm khác biệt này để học cách phân biệt rõ ràng khi nào chúng ta đang nói về các pha và khi nào nói về trạng thái của vật chất.
Các trạng thái của vật chất là gì?
Các trạng thái của vật chất là những cách khác nhau trong đó các hạt tạo nên nó có thể được thêm vào hoặc kết hợp với nhau. Vì lý do này, chúng còn được gọi là trạng thái tập hợp của vật chất . Các trạng thái này về cơ bản được xác định dựa trên tính linh động mà các hạt của chúng có trong cấu trúc của chất.
Theo nghĩa này, cùng một chất nói chung có thể tìm thấy bốn trạng thái sau của vật chất:
- Trạng thái rắn: có đặc điểm là được tạo thành từ các vật thể có hình dạng và thể tích xác định. Ở trạng thái rắn, tất cả các hạt bị giới hạn ở một vị trí cố định, có rất ít tự do chuyển động. Điều này mang lại cho chất rắn cả một thể tích xác định và một hình dạng xác định.
- Trạng thái lỏng: trong chất lỏng, các hạt tạo nên một chất rất gần nhau, nhưng sự liên kết của chúng đủ lỏng lẻo để cho phép các hạt chảy và trượt từ nơi này sang nơi khác một cách tự do tương đối. Vì lý do này, chất lỏng có thể tích xác định, nhưng không có hình dạng xác định, thu được hình dạng của vật chứa chứa chúng.
- Trạng thái khí: Ở trạng thái này, các hạt về cơ bản tách biệt với nhau, tương tác rất ít với nhau. Các chất ở trạng thái khí được đặc trưng bởi mật độ rất thấp và không có hình dạng hoặc thể tích xác định.
- Plasma: Plasma là một hỗn hợp khí gồm các electron tự do và các ion dương (cation) được hình thành bằng cách nung nóng khí đến nhiệt độ rất cao. Những nhiệt độ này cao đến mức khi chúng va chạm với nhau, các nguyên tử xé các electron ra khỏi nhau theo đúng nghĩa đen. Hầu hết các ngôi sao đều ở trạng thái plasma.
Nhiều chất có thể tồn tại ở bất kỳ trạng thái nào trong số này, trong khi những chất khác thì không. Nước là ví dụ điển hình của một chất mà chúng ta có thể tìm thấy ở trạng thái rắn, lỏng và khí, thậm chí đồng thời ở các điều kiện tương đối bình thường. Mặt khác, sucrose hoặc đường ăn thông thường có thể tồn tại ở trạng thái rắn (như chúng ta thường thấy), và chúng ta cũng có thể làm tan chảy nó, do đó trở thành chất lỏng như khi chúng ta làm caramel. Tuy nhiên, nếu chúng ta tiếp tục đun nóng sucrose nóng chảy, thay vì chuyển sang trạng thái khí, nó thường bị phân hủy hoặc cacbon hóa trước khi chuyển sang trạng thái khí.
Ngoài những trạng thái phổ biến này, còn có những trạng thái ít phổ biến khác chỉ tồn tại trong những điều kiện nhiệt độ và áp suất rất khắc nghiệt. Ví dụ, có ngưng tụ Bose-Einstein chỉ hình thành ở nhiệt độ cực thấp, rất gần với độ không tuyệt đối; trạng thái thoái hóa của vật chất tồn tại trong các điều kiện có mật độ cực cao, chẳng hạn như trong các sao neutron hình thành sau khi một ngôi sao chết và các plasma quark-gluon , chỉ hình thành trong các điều kiện năng lượng cực cao.
Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái vật chất
Việc một chất nhất định ở dạng rắn, lỏng hay khí phụ thuộc vào sự cạnh tranh giữa các lực cố gắng giữ các hạt của nó lại với nhau và các lực có xu hướng tách chúng ra. Các lực tương tác tồn tại giữa các hạt của nó, hay còn gọi là lực kết dính, có xu hướng hợp nhất các hạt lại, trong khi các rung động nhiệt có xu hướng tách chúng ra. Mặt khác, áp suất cao có xu hướng đưa các hạt lại gần nhau hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác giữa các hạt và có xu hướng làm ngưng tụ chúng.
Các giai đoạn của vật chất là gì?
Khái niệm pha khác với khái niệm trạng thái. Trong vật lý và hóa học, một pha của vật chất đề cập đến một phần của vật chất hoặc một khu vực hoặc khu vực trong một hệ thống trong đó các tính chất vật lý và hóa học đồng nhất hoặc đồng nhất.
Đây có vẻ là một khái niệm tương tự như khái niệm về trạng thái, vì có những trường hợp một chất ở trạng thái vật chất cũng ở dạng một pha. Điều này xảy ra, ví dụ, trong trường hợp nước. Nước ở trạng thái khí, nghĩa là hơi nước, đồng thời là một pha, vì hơi nước về cơ bản là đồng nhất. Điều tương tự cũng có thể nói về nước lỏng và nước đá. Trong những trường hợp này, nói về pha khí của nước về cơ bản giống như nói về nước ở trạng thái khí.
Tuy nhiên, có những chất khác có thể tồn tại ở các dạng khác nhau mặc dù ở cùng một trạng thái. Một ví dụ là oxit silic hoặc silica, có thể tồn tại ở các pha khác nhau, tất cả chúng đều ở trạng thái rắn. Tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ và áp suất, silica có thể tồn tại dưới dạng thạch anh-a, thạch anh-β, cristobalit, tridymite, coesit, v.v. Mỗi pha này đều ở trạng thái rắn và mỗi pha có cấu trúc và tính chất lý-hóa đặc trưng khác với các pha còn lại.
Các giai đoạn trong hệ thống đa thành phần
Các pha và trạng thái của vật chất rất dễ hiểu trong trường hợp các chất hoặc hệ tinh khiết được tạo thành từ một thành phần duy nhất. Tuy nhiên, khi chúng ta kết hợp các thành phần khác nhau để tạo thành các hệ nhị phân, hệ ba và phức tạp hơn, các hành vi bất ngờ của vật chất có thể phát sinh.
Trong những trường hợp này, một số lượng lớn các pha khác nhau có thể được hình thành tùy thuộc vào thành phần của hệ thống và tỷ lệ mà các thành phần khác nhau được tìm thấy. Hợp kim là những ví dụ rõ ràng về những hệ thống phức tạp này, trong đó chúng ta có thể thu được những đặc tính hoàn toàn khác nhau bằng cách trộn các kim loại với nhau.
Khái niệm pha cũng rất hữu ích để mô tả các hỗn hợp chất lỏng không trộn lẫn được như dầu và nước. Mặc dù thực tế là toàn bộ hệ thống ở trạng thái lỏng, rõ ràng là có hai pha riêng biệt, một pha được hình thành bởi dầu nổi lên trên pha nước. Lưu ý rằng, trong trường hợp này, sẽ không hợp lý khi nói về “trạng thái” dầu hoặc hữu cơ và “trạng thái” nước, nhưng sẽ hợp lý hơn khi nói về pha dầu hoặc hữu cơ và pha nước.
Tóm tắt sự khác biệt giữa trạng thái và pha của vật chất
Các trạng thái của vật chất được xác định dựa trên khả năng di động của các hạt cấu tạo nên nó. Thay vào đó, các pha của vật chất được xác định theo các tính chất vật lý và hóa học của vật chất, và có thể tìm thấy một số pha khác nhau có cùng thành phần và ở cùng trạng thái kết tụ nhưng có các tính chất khác nhau.
Mặt khác, các trạng thái của vật chất có thể là rắn, lỏng, khí và plasma, cũng như các trạng thái kỳ lạ khác tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt. Mặt khác, một số pha lỏng, khí và nhiều pha rắn có thể cùng tồn tại trong cùng một hệ thống. Điều này chỉ ra rằng khái niệm trạng thái của vật chất là một khái niệm tổng quát hơn hoặc ít cụ thể hơn so với pha của vật chất.
Người giới thiệu
Sự khác biệt giữa Pha và Trạng thái . (2015, ngày 11 tháng 10). dokumen.tips. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html
Ehlers, EG và Potter, S. (2019, ngày 14 tháng 11). pha – Hệ thống nhị phân . Bách khoa toàn thư Britannica. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems
Giai đoạn của vật chất và trạng thái của vật chất . (2011, ngày 15 tháng 6). Sự khác biệt giữa. http://www.differencebetween.net/science/difference-between-phase-of-matter-and-state-of-matter/
Silica và sức khỏe. (2019). tinh thể silic . Cổng thông tin web SCR. https://www.siliceysalud.es/index.php/el-polvo-y-la-scr/la-silice/silice-cristalina/
Vatalis, Konstantinos & Charalambides, George & Benetis, Nikolas-Plutarch. (2015). Thị trường ứng dụng sáng tạo thạch anh có độ tinh khiết cao. Thủ tục Kinh tế và Tài chính. 24. 734-742. https://www.researchgate.net/figure/Phase-diagram-of-silica_fig1_283954321
