Wissenschaft

Definition des Sachverhalts – Chemie-Glossar

Physik und Chemie untersuchen Materie, Energie und Wechselwirkungen zwischen ihnen. Aus den Gesetzen der Thermodynamik wissen Wissenschaftler, dass Materie Zustände ändern kann und die Summe aus Materie und Energie eines Systems konstant ist. Wenn der Materie Energie hinzugefügt oder daraus entfernt wird, ändert sie ihren Zustand, um einen Materiezustand zu bilden . Ein Materiezustand ist definiert als eine der Möglichkeiten, wie Materie mit sich selbst interagieren kann, um eine homogene Phase zu bilden .

 

Zustand der Materie gegen Phase der Materie

Die Ausdrücke „Zustand der Materie“ und „Phase der Materie“ werden synonym verwendet. Zum größten Teil ist dies in Ordnung. Technisch gesehen kann ein System mehrere Phasen desselben Materiezustands enthalten. Beispielsweise kann ein Stahlstab (ein Feststoff) Ferrit, Zementit und Austenit enthalten. Eine Mischung aus Öl und Essig (eine Flüssigkeit) enthält zwei getrennte flüssige Phasen.

 

Aggregatzustände

Im Alltag gibt es vier Phasen der Materie: Feststoffe. Flüssigkeiten. Gase und Plasma. Es wurden jedoch mehrere andere Materiezustände entdeckt. Einige dieser anderen Zustände treten an der Grenze zwischen zwei Zuständen der Materie auf, in denen eine Substanz nicht wirklich die Eigenschaften eines der beiden Zustände aufweist. Andere sind am exotischsten. Dies ist eine Liste einiger Materiezustände und ihrer Eigenschaften:

Feststoff : Ein Feststoff eine definierte Form und Volumen. Partikel innerhalb eines Festkörpers sind sehr nahe beieinander gepackt und in einer geordneten Anordnung fixiert. Die Anordnung kann ausreichend geordnet sein, um einen Kristall zu bilden (z. B. NaCl oder Tafelsalzkristall, Quarz), oder die Anordnung kann ungeordnet oder amorph sein (z. B. Wachs, Baumwolle, Fensterglas).

Flüssigkeit : Eine Flüssigkeit hat ein definiertes Volumen, aber keine definierte Form. Partikel in einer Flüssigkeit sind nicht so dicht beieinander wie in einem Feststoff, sodass sie gegeneinander gleiten können. Beispiele für Flüssigkeiten sind Wasser, Öl und Alkohol.

Gas : Einem Gas fehlt entweder eine definierte Form oder ein definiertes Volumen. Gaspartikel sind weit voneinander entfernt. Beispiele für Gase sind Luft und Helium in einem Ballon.

Plasma : Wie bei einem Gas fehlt einem Plasma eine definierte Form oder ein definiertes Volumen. Die Partikel eines Plasmas sind jedoch elektrisch geladen und durch große Unterschiede voneinander getrennt. Beispiele für Plasma sind Blitz und Aurora.

Glas : Ein Glas ist ein amorphes festes Zwischenprodukt zwischen einem Kristallgitter und einer Flüssigkeit. Es wird manchmal als separater Materiezustand angesehen, weil es Eigenschaften aufweist, die sich von Feststoffen oder Flüssigkeiten unterscheiden, und weil es in einem metastabilen Zustand vorliegt.

Superfluid : Ein Superfluid ist ein zweiter flüssiger Zustand, der nahe dem absoluten Nullpunkt auftritt . Im Gegensatz zu einer normalen Flüssigkeit hat ein Superfluid eine Viskosität von Null .

Bose-Einstein-Kondensat : Ein Bose-Einstein-Kondensat kann als fünfter Materiezustand bezeichnet werden. In einem Bose-Einstein-Kondensat verhalten sich die Materieteilchen nicht mehr wie einzelne Einheiten und können mit einer einzigen Wellenfunktion beschrieben werden.

Fermionisches Kondensat : Wie ein Bose-Einstein-Kondensat können Partikel in einem fermionischen Kondensat durch eine einheitliche Wellenfunktion beschrieben werden. Der Unterschied besteht darin, dass das Kondensat durch Fermionen gebildet wird. Aufgrund des Pauli-Ausschlussprinzips können Fermionen nicht denselben Quantenzustand haben, aber in diesem Fall verhalten sich Fermionspaare wie Bosonen.

Dropleton : Dies ist ein „Quantennebel“ aus Elektronen und Löchern, die ähnlich wie eine Flüssigkeit fließen.

Entartete Materie : Entartete Materie ist eine Sammlung exotischer Materiezustände, die unter extrem hohem Druck auftreten (z. B. in den Kernen von Sternen oder massiven Planeten wie Jupiter). Der Begriff „entartet“ leitet sich von der Art und Weise ab, wie Materie in zwei Zuständen mit derselben Energie existieren kann, wodurch sie austauschbar werden.

Gravitations-Singularität : Eine Singularität, wie im Zentrum eines Schwarzen Lochs, ist kein Materiezustand. Es ist jedoch bemerkenswert, weil es sich um ein „Objekt“ handelt, das aus Masse und Energie besteht und dem Materie fehlt.

 

Phasenwechsel zwischen Materiezuständen

Materie kann Zustände ändern, wenn Energie zum System hinzugefügt oder daraus entfernt wird. Normalerweise resultiert diese Energie aus Druck- oder Temperaturänderungen. Wenn Materie ihre Zustände ändert, erfährt sie einen Phasenübergang oder eine Phasenänderung .

 

Quellen

  • Goodstein, DL (1985). Zustände der Materie . Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4.
  • Murthy, G.; et al. (1997). „Superfluide und Supersolids auf frustrierten zweidimensionalen Gittern“. Physical Review B . 55 (5): 3104. doi: 10.1103 / PhysRevB.55.3104
  • Sutton, AP (1993). Elektronische Struktur von Materialien . Oxford Science Publications. S. 10–12. ISBN 978-0-19-851754-2.
  • Valigra, Lori (22. Juni 2005) MIT-Physiker erschaffen eine neue Form der Materie. MIT News.
  • Wahab, MA (2005). Festkörperphysik: Struktur und Eigenschaften von Materialien . Alpha Science. S. 1–3. ISBN 978-1-84265-218-3.

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.