Chất rắn, lỏng, khí là những trạng thái của vật chất mà chúng ta hoàn toàn quen thuộc, nhưng điều gì tạo nên một trạng thái của vật chất? Và có những trạng thái khác của vật chất?
Vì mọi người lần đầu tiên tạo ra sự khác biệt giữa họ, các trạng thái của vật chất được xác định bằng cách vật chất hành xử, đồng loạt; vì vậy một vật rắn có hình dạng cố định (và thể tích), chất lỏng có thể tích cố định (nhưng thay đổi hình dạng để phù hợp với vật chứa nó) và một chất khí được mở rộng để lấp đầy vật chứa của nó. Khi chúng tôi nhận ra rằng vật chất được tạo thành từ các nguyên tử (và phân tử), trạng thái của vật chất được phân biệt bằng cách các phân tử (hoặc nguyên tử, trong một nguyên tố) hoạt động: trong chất rắn, chúng ở gần và sắp xếp cố định (ví dụ như trong tinh thể), trong chất lỏng gần nhưng sự sắp xếp không cố định, và trong chất khí không gần (vì vậy không có sự sắp xếp cụ thể).
Nhưng còn huyết tương thì sao? Sắp xếp giống như một chất khí - vì vậy, nó lấp đầy bất kỳ vật chứa nào trong đó, nó là một loại khí - nhưng không phải (các ion và electron tương tác theo những cách hoàn toàn khác nhau, trong một plasma, hơn là các phân tử (hoặc nguyên tử) làm trong chất rắn, lỏng hoặc khí ). Do đó, plasma là trạng thái thứ tư của vật chất.
Mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút khi các nhà khoa học nghiên cứu vấn đề cẩn thận hơn.
Ví dụ: nếu bạn đun nóng nước trong một bình chứa mạnh, nhưng trong suốt, trên một nhiệt độ (và áp suất) nhất định - được gọi là nhiệt độ tới hạn (áp suất tới hạn) - trạng thái chất lỏng và khí trở thành một nước thì giờ đây là chất lỏng siêu tới hạn ( bạn có thể đã thấy điều này được chứng minh, trong một lớp hóa học có lẽ, mặc dù có thể không phải với nước!).
Sau đó, có sự phân biệt giữa tinh thể (trạng thái tinh thể) và kính (trạng thái thủy tinh); cả hai đều có vẻ rất chắc chắn, nhưng sự sắp xếp các phân tử trong thủy tinh giống như các phân tử trong chất lỏng hơn là trong tinh thể và kính có thể chảy, giống như chất lỏng, nếu để trong một thời gian đủ dài.
Có state trạng thái thứ năm của vật chất không? Đúng! Một chất ngưng tụ Bose-Einstein (BEC) giống như một chất khí, ngoại trừ các nguyên tử cấu thành là tất cả (hoặc chủ yếu) ở trạng thái lượng tử thấp nhất có thể, do đó, BEC có tính chất khối lượng không giống với bất kỳ trạng thái vật chất nào khác (lượng tử hành vi trở thành vĩ mô).
Trong vật lý thiên văn, có khá nhiều trạng thái kỳ lạ của vật chất; ví dụ, trong các ngôi sao lùn trắng, vật chất bị ngăn chặn sự sụp đổ (hấp dẫn) hơn nữa bởi áp suất thoái hóa điện tử; điều tương tự cũng xảy ra ở các sao neutron, ngoại trừ áp suất thoái hóa neutron của nó (cũng có thể có một trạng thái cực đoan hơn của vật chất, được giữ bởi áp suất thoái hóa quark!). Ở đó, một đối tác với các plasma thông thường: plasma quark-gluon (trong một plasma thông thường được tạo ra từ hydro, các nguyên tử bị phá vỡ thành các electron và proton; trong các proton và neutron plasma quark-gluon ‘tan chảy thành các quark và gluon của chúng).
Có những câu chuyện liên quan đến Tạp chí Vũ trụ? Chắc chắn rồi! Ví dụ: Quên sao neutron, sao Quark có thể là cơ quan dày đặc nhất trong vũ trụ, Schwarzschild Radius và tên lửa Magnetoplasma thế hệ tiếp theo có thể được thử nghiệm trên Trạm vũ trụ.
Các trạng thái của vật chất, bao gồm cả những thứ kỳ lạ, là thứ mà bạn sẽ tìm thấy được thảo luận trong Astronomy Cast; ví dụ Câu hỏi này Hiển thị.
Nguồn:
Wikipedia
Đại học Purdue
Đại học New York
Wikipedia: Bose-Einstein Ngưng tụ
