Materiezustand vs. Phase der Materie
In der Physik kann etwas, das eine Ruhemasse hat, als Materie betrachtet werden; es ist eine Substanz im Universum. Es können entweder die kleinsten Teilchen mit Masse oder die größten Sterne im Universum sein. Die Materie, die uns Sorgen macht, besteht nur aus 4,6 % des Universums, und der Rest der Masse liegt in noch nicht nachweisbaren Formen vor.
Wie Energie kann auch Materie in vielen Formen existieren. Diese Formen sind als Materiezustände bekannt. Innerhalb eines Materiezustands können Atome und Moleküle unterschiedliche Konfigurationen annehmen. Diese werden als Phasen bezeichnet.
Was ist Phase der Materie?
Der homogene Teil eines heterogenen Systems, der durch eine unterscheidbare Grenze getrennt ist, wird als Phase bezeichnet. Es bezieht sich im Allgemeinen auf ein Volumen im Raum, in dem alle Eigenschaften der Materie einheitlich und die physikalischen Eigenschaften unterschiedlich sind.
Betrachte zum Beispiel das Innere eines Wasserkochers, wenn Wasser kocht. Wasser (die Flüssigkeit) nimmt den unteren Bereich des Kessels ein und wird durch die Wände des Kessels und die obere Wasseroberfläche getrennt. Und in dieser Region sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften einheitlich. Knapp über der Wasseroberfläche ist der Bereich mit einem Dampf-Luft-Gemisch gefüllt. Auch in diesem Bereich bilden die Wände des Kessels und die Wasseroberfläche eine unterscheidbare Grenze, und die Eigenschaften im gesamten Bereich können als einheitlich angesehen werden. In diesem Fall ist kochendes Wasser eine Phase und das Dampf-Luft-Gemisch eine Phase. Somit kann dieses System als ein Zweiphasensystem betrachtet werden. Stellen Sie sich Wasser und Benzin vor, die in eine durchsichtige Flasche gegossen werden. Auch hier handelt es sich um ein Zweiphasensystem, bei dem die beiden Flüssigkeiten durch einen Rand deutlich voneinander getrennt sind.
Die Untersuchung der Materiephasen ist wichtig, um die physikalischen Eigenschaften einer Substanz nach Umwandlungen zu bestimmen. Während der Prozesse können Phasenübergänge auftreten, und die Übergänge können durch ein Phasendiagramm dargestellt werden. Das Phasendiagramm ist ein Diagramm, das zeigt, wie unterschiedliche Phasen unter verschiedenen Gleichgewichtsbedingungen auftreten können. Bleibt die Zusammensetzung eines Mehrphasensystems unverändert, spricht man von Phasengleichgewicht.
Was ist der Aggregatzustand?
Die unterschiedlichen Formen, die die Materie in verschiedenen Phasen annehmen kann, werden als Materiezustand betrachtet. Drei klassische Aggregatzustände sind fest, flüssig und gasförmig.
In Festkörpern und Flüssigkeiten sind die intermolekularen Kräfte stark und werden als kondensierte Zustände betrachtet. Festkörper haben die stärksten zwischenmolekularen Kräfte; daher wird die Struktur durch diese Kräfte fest zusammengeh alten. Daher ist die Form eines Festkörpers unveränderlich.
In Flüssigkeiten sind die zwischenmolekularen Kräfte relativ schwach; daher werden sie mäßig zusammengeh alten. Und die Moleküle können aneinander vorbeigleiten, aber die Kräfte sind stark genug, um sie nicht entkommen zu lassen. In Gasen sind die intermolekularen Kräfte so schwach, dass sie sehr leicht zusammengeh alten werden. Und sie können aneinander vorbeigleiten und das Volumen, in das sie gesteckt werden, vollständig einnehmen.
Materie ändert ihren Zustand in Abhängigkeit von ihrem inneren Energieniveau und der Temperatur, was ein Indikator für die innere Energie ist. Bei höherer Temperatur sind die Schwingungen in den Molekülen so stark, dass sie mit zwischenmolekularen Kräften konkurrieren, um sich von den Bindungen zu lösen. In Festkörpern ist die innere Energie geringer, und wenn die innere Energie auf ein bestimmtes Niveau erhöht wird, lösen sich die Bindungen und das feste Eis wird flüssig. Bei weiterer Erhöhung der inneren Energie / Temperatur wird Flüssigkeit zu Gas.
Plasma wird auch als physikalischer Zustand der Materie betrachtet, in dem die Elektronen des Gases abgestreift werden und sowohl Elektron als auch Kerne auf sehr hohen Energieniveaus sind. Die meiste Materie im Universum liegt in dieser Form vor; in den riesigen Wolken zwischen den Sternen, die interstellaren Wolken genannt werden, und in den Sternen, wo die erzeugte Hitze sie in Plasma verwandelt.
Glas und Flüssigkristalle werden auch in der Physik als getrennte Zustände betrachtet. Und bei sehr niedrigen Temperaturen nimmt Materie unterschiedliche Zustände als Suprafluide und Bose-Einstein-Kondensate ein. Im Extremfall werden die Schwarzen Löcher auch als ein weiterer Materiezustand betrachtet, dessen genaue physikalische Eigenschaften wir nicht kennen.
Was ist der Unterschied zwischen Materiezustand und Phase der Materie?
• Eine Phase ist ein Bereich mit einheitlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften und wird durch unterscheidbare Grenzen getrennt.
• Materiezustände sind die Formen, in denen verschiedene Phasen existieren können. Fest, flüssig und gasförmig sind die häufigsten Aggregatzustände auf der Erde.
• In einem Aggregatzustand können viele Formen von Phasen existieren. Betrachten Sie zum Beispiel die Flasche mit Benzin und Wasser. Beide befinden sich in flüssigem Zustand, jedoch in unterschiedlichen Phasen. Dasselbe Konzept kann auf Feststoffe angewendet werden, obwohl die Gase dazu neigen, dies zu verletzen, aber nicht explizit.
