Stato della materia vs fase della materia
In fisica, qualcosa che ha una massa a riposo può essere considerato come una questione; è una sostanza nell'universo. Possono essere le particelle più piccole con massa o le stelle più grandi dell'universo. La materia di cui ci preoccupiamo consiste solo per il 4,6% dell'universo e il resto della massa giacciono in forme ancora non rilevabili.
Come l'energia, anche la materia può esistere in molte forme. Queste forme sono conosciute come stati della materia. All'interno di uno stato della materia, atomi e molecole possono assumere diverse configurazioni. Queste sono conosciute come fasi.
Cos'è la fase della materia?
La parte omogenea di un sistema eterogeneo separato da un confine distinguibile è nota come fase. Si riferisce generalmente a un volume nello spazio, dove tutte le proprietà della materia sono uniformi e le proprietà fisiche sono distinte.
Ad esempio, considera l'interno di un bollitore quando l'acqua bolle. L'acqua (il liquido) occupa l'area inferiore del bollitore ed è separata dalle pareti del bollitore e dalla superficie superiore dell'acqua. E in tutta questa regione le proprietà chimiche e fisiche sono uniformi. Appena sopra la superficie dell'acqua, l'area è riempita con una miscela di vapore e aria. Anche in questa regione, le pareti del bollitore e la superficie dell'acqua creano un confine distinguibile e le proprietà in tutta la regione possono essere considerate uniformi. In questo caso, l'acqua bollente è una fase e la miscela aria vapore è una fase. Quindi questo sistema può essere considerato come un sistema a due fasi. Considera acqua e benzina versate in una bottiglia trasparente. Anche questo è un sistema a due fasi, in cui i due liquidi sono chiaramente separati da un margine.
Indagare le fasi della materia è importante per determinare le proprietà fisiche di una sostanza dopo le trasformazioni. Durante i processi possono verificarsi transizioni di fase e le transizioni possono essere rappresentate da un diagramma di fase. Il diagramma di fase è un grafico che mostra come fasi distinte possono verificarsi in diverse condizioni di equilibrio. Quando la composizione di un sistema multifase rimane invariata, si dice che è in equilibrio di fase.
Qual è lo stato della materia?
Le forme distinte che la materia nelle diverse fasi può assumere sono considerate come uno stato della materia. Tre stati classici della materia sono solido, liquido e gas.
Nei solidi e nei liquidi, le forze intermolecolari sono forti e sono considerate stati condensati. I solidi hanno le forze intermolecolari più forti; pertanto, la struttura è tenuta insieme da queste forze. Pertanto, la forma di un solido non cambia.
Nei liquidi, le forze intermolecolari sono relativamente deboli; pertanto, sono moderatamente tenuti insieme. E le molecole possono scivolare l'una sull' altra, ma le forze sono abbastanza forti da non farle scappare. Nei gas, le forze intermolecolari sono deboli a un livello tale da essere tenute insieme molto leggermente. E possono scivolare l'uno accanto all' altro e occupare completamente il volume in cui sono inseriti.
La materia cambia stato a seconda del livello di energia interna e della temperatura, che è un indicatore dell'energia interna. A temperature più elevate, le vibrazioni nelle molecole sono forti che competono con le forze intermolecolari per liberarsi dai legami. Nei solidi, l'energia interna è inferiore e quando l'energia interna aumenta a un livello particolare, i legami si allentano e il ghiaccio solido diventa liquido. Con un ulteriore aumento dell'energia/temperatura interna, il liquido si trasformerà in gas.
Il plasma è anche considerato uno stato fisico della materia, in cui gli elettroni del gas vengono spogliati e sia l'elettrone che i nuclei sono a livelli di energia molto elevati. La maggior parte della materia nell'universo è in questa forma; nelle vaste nubi tra le stelle, dette nubi interstellari, e nelle stelle, dove il calore generato le trasforma in plasma.
Vetro e cristalli liquidi sono anche considerati stati separati in fisica. E a temperature molto basse, la materia forma stati diversi come superfluidi e condensati di Bose-Einstein. In casi estremi, i buchi neri sono anche considerati come un altro stato della materia, di cui non conosciamo le esatte proprietà fisiche.
Qual è la differenza tra lo stato della materia e la fase della materia?
• Una fase è una regione con proprietà chimiche e fisiche uniformi ed è separata da confini distinguibili.
• Gli stati della materia sono le forme in cui possono esistere fasi diverse. Solido, liquido e gas sono gli stati più comuni della materia sulla terra.
• In uno stato della materia possono esistere molte forme di fasi. Consideriamo ad esempio la bottiglia con benzina e acqua. Entrambi sono allo stato liquido, ma in fasi diverse. Lo stesso concetto può essere applicato ai solidi, sebbene i gas tendano a violarlo, ma non esplicitamente.
