Folyékony aggregált állapotban. Az anyag halmazállapotai

Szerintem mindenki ismeri az anyag 3 alapvető halmazállapotát: folyékony, szilárd és gáz halmazállapotú. Nap mint nap és mindenhol találkozunk ezekkel az állapotokkal. Leggyakrabban a víz példáján tartják őket. A víz folyékony halmazállapota a legismertebb számunkra. Folyékony vizet iszunk folyamatosan, az folyik a csapunkból, és mi magunk is 70%-ban folyékony víz vagyunk. A víz második halmazállapota a közönséges jég, amelyet télen az utcán látunk. Gáznemű formában a vízzel is könnyű találkozni a mindennapi életben. Gázhalmazállapotban a víz, mindannyian tudjuk, gőz. Meglátszik, amikor például felforralunk egy vízforralót. Igen, 100 fokon megy át a víz folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúvá.

Ez az anyag három, számunkra jól ismert halmazállapota. De tudtad, hogy valójában 4 van belőlük? Azt hiszem, legalább egyszer mindenki hallotta a "plazma" szót. És ma szeretném, ha többet tudna meg a plazmáról – az anyag negyedik állapotáról.

A plazma egy részlegesen vagy teljesen ionizált gáz, amelynek pozitív és negatív töltése azonos. A plazma gázból nyerhető - a 3. halmazállapotból erős melegítéssel. Az aggregáció állapota általában a hőmérséklettől függ. Az aggregáció első állapota az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen a test szilárd marad, a második aggregációs állapot az a hőmérséklet, amelyen a test elkezd olvadni és folyékony lesz, a harmadik aggregációs állapot az a legmagasabb hőmérséklet, amelyen az anyag szilárd állapotba kerül. gáz. Minden egyes testnél, anyagnál teljesen más az egyik halmozódási állapotból a másikba való átmenet hőmérséklete, van akinek alacsonyabb, van akinek magasabb, de mindenkinél szigorúan ebben a sorrendben van. És milyen hőmérsékleten válik egy anyag plazmává? Mivel ez a negyedik állapot, ez azt jelenti, hogy az átmenet hőmérséklete magasabb, mint mindegyik előző állapoté. És valóban az. A gáz ionizálásához nagyon magas hőmérsékletre van szükség. A legalacsonyabb hőmérsékletű és alacsony ionizált (körülbelül 1%) plazmát akár 100 ezer fokos hőmérséklet jellemzi. Földi körülmények között az ilyen plazma villámlás formájában figyelhető meg. A villámcsatorna hőmérséklete meghaladhatja a 30 ezer fokot, ami hatszor több, mint a Nap felszíni hőmérséklete. Egyébként a Nap és az összes többi csillag is plazma, gyakrabban még mindig magas hőmérsékletű. A tudomány bizonyítja, hogy az Univerzum teljes anyagának körülbelül 99%-a plazma.

Az alacsony hőmérsékletű plazmától eltérően a magas hőmérsékletű plazma csaknem 100%-os ionizációval rendelkezik, hőmérséklete pedig eléri a 100 millió fokot. Ez valóban csillaghőmérséklet. A Földön ilyen plazma csak egy esetben található - a termonukleáris fúzióval kapcsolatos kísérletekhez. A szabályozott reakció meglehetősen összetett és energiaigényes, de egy irányítatlan reakció kellőképpen bebizonyította, hogy hatalmas erő fegyvere – a Szovjetunió által 1953. augusztus 12-én tesztelt termonukleáris bomba.

A plazmát nemcsak a hőmérséklet és az ionizációs fok, hanem a sűrűség és a kvázi-semlegesség alapján is osztályozzák. kifejezés plazma sűrűségeáltalában azt jelenti elektronsűrűség, vagyis az egységnyi térfogatra jutó szabad elektronok száma. Nos, ezzel azt hiszem, minden világos. De nem mindenki tudja, mi az a kvázi-semlegesség. A plazma kvázi-semlegessége az egyik legfontosabb tulajdonsága, amely az összetételében található pozitív ionok és elektronok sűrűségének szinte pontos egyenlőségében rejlik. A plazma jó elektromos vezetőképessége miatt a pozitív és negatív töltések szétválasztása lehetetlen a Debye-hossznál nagyobb távolságokon és a plazma rezgési periódusánál nagyobb időnként. Szinte minden plazma kvázi semleges. A nem kvázi semleges plazmára példa az elektronsugár. A nem semleges plazmák sűrűségének azonban nagyon alacsonynak kell lennie, különben a Coulomb taszítás miatt gyorsan lebomlanak.

Nagyon kevés földi példát vettünk figyelembe a plazmára. De van belőlük elég. Az ember megtanulta a plazmát saját érdekében használni. A negyedik aggregált halmazállapotnak köszönhetően használhatunk gázkisüléses lámpákat, plazmatévéket, elektromos ívhegesztést, lézereket. A közönséges gázkisüléses fénycsövek is plazmák. A mi világunkban is van plazmalámpa. Főleg a tudományban használják a legbonyolultabb plazmajelenségek tanulmányozására és – ami a legfontosabb – megfigyelésére, beleértve a filamentációt is. Egy ilyen lámpáról készült fotó az alábbi képen látható:

A háztartási plazmaeszközök mellett a természetes plazma is gyakran látható a Földön. Egyik példájáról már szóltunk. Ez villámlás. De a villámlás mellett a plazmajelenségeket nevezhetjük északi fénynek, "Szent Elmo tüzének", a Föld ionoszférájának és természetesen a tűznek is.

Figyeljük meg, hogy mind a tűz, mind a villámlás és a plazma egyéb megnyilvánulásai, ahogy mi nevezzük, égnek. Mi az oka a plazma ilyen erős fénykibocsátásának? A plazma ragyogása az elektronok nagyenergiájú állapotból alacsony energiájú állapotba való átmenetének köszönhető, miután ionokkal rekombinációt végeznek. Ez a folyamat a gerjesztett gáznak megfelelő spektrumú sugárzáshoz vezet. Ezért világít a plazma.

A plazma történetéről is szeretnék egy kicsit mesélni. Hiszen valaha csak olyan anyagokat hívtak plazmának, mint a tej folyékony összetevője és a vér színtelen összetevője. 1879-ben minden megváltozott. Ebben az évben a híres angol tudós, William Crookes, a gázok elektromos vezetőképességét vizsgálva, felfedezte a plazma jelenségét. Igaz, ezt az állapotot csak 1928-ban nevezték plazmának. Ezt Irving Langmuir tette.

Végezetül azt szeretném mondani, hogy egy ilyen érdekes és titokzatos jelenség, mint a gömbvillám, amelyről többször is írtam ezen az oldalon, természetesen szintén plazmoid, mint a közönséges villám. Ez talán a legszokatlanabb plazmoid az összes földi plazmajelenség közül. Végül is körülbelül 400 nagyon különböző elmélet létezik a gömbvillámról, de egyiket sem ismerték el igazán helyesnek. Laboratóriumi körülmények között több különböző módon is sikerült hasonló, de rövid távú jelenségeket elérni, így a gömbvillám természetének kérdése nyitott marad.

A közönséges plazmát természetesen laboratóriumokban is létrehozták. Egykor nehéz volt, de most már nem nehéz egy ilyen kísérlet. Mivel a plazma szilárdan bekerült a háztartási arzenálunkba, sok kísérletet végeznek vele laboratóriumokban.

A plazma területén a legérdekesebb felfedezés a súlytalanságban végzett plazmával végzett kísérletek voltak. Kiderült, hogy a plazma vákuumban kristályosodik. Ez így történik: a plazma töltött részecskéi taszítani kezdik egymást, és amikor korlátozott a térfogatuk, különböző irányokba szóródva foglalják el a számukra kijelölt helyet. Ez nagyon hasonlít a kristályrácshoz. Ez nem azt jelenti, hogy a plazma a záró láncszem az első halmazállapot és a harmadik halmaz között? Hiszen a gáz ionizációja miatt plazmává válik, és vákuumban a plazma ismét mintegy szilárd lesz. De ez csak az én tippem.

Az űrben lévő plazmakristályok is meglehetősen furcsa szerkezettel rendelkeznek. Ezt a szerkezetet csak a térben, valódi űrvákuumban lehet megfigyelni és tanulmányozni. Még ha vákuumot is hozol létre a Földön és plazmát helyezel oda, akkor a gravitáció egyszerűen összenyomja a benne kialakuló teljes „képet”. A térben azonban a plazmakristályok egyszerűen felszállnak, és furcsa alakú, térfogati háromdimenziós szerkezetet alkotnak. Miután elküldtük a pályán lévő plazma megfigyelésének eredményeit a földi tudósoknak, kiderült, hogy a plazmában lévő örvények furcsa módon utánozzák galaxisunk szerkezetét. Ez pedig azt jelenti, hogy a jövőben a plazma tanulmányozásával megérthetjük, hogyan született meg galaxisunk. Az alábbi fényképeken ugyanaz a kristályos plazma látható.

Meghatározás

Aggregált halmazállapotok (a latin aggrego szóból - rögzíteni, összekapcsolni) - ezek ugyanazon anyag halmazállapotai - szilárd, folyékony, gáznemű.

Az egyik állapotból a másikba való átmenet során az anyag energiájában, entrópiájában, sűrűségében és egyéb jellemzőiben hirtelen megváltozik.

Szilárd és folyékony testek

Meghatározás

A szilárd testek olyan testek, amelyeket alakjuk és térfogatuk állandósága különböztet meg.

Ezekben az intermolekuláris távolságok kicsik, és a molekulák potenciális energiája összemérhető a kinetikuséval. A szilárd anyagok két típusra oszthatók: kristályos és amorf. Csak a kristályos testek vannak termodinamikai egyensúlyi állapotban. Az amorf testek valójában metastabil állapotokat képviselnek, amelyek szerkezetükben közelítenek a nem egyensúlyi állapotú, lassan kristályosodó folyadékokhoz. Az amorf testben nagyon lassú kristályosodási folyamat megy végbe, az anyag fokozatos kristályos fázisba való átmenete. A kristály és az amorf szilárd anyag közötti különbség elsősorban tulajdonságainak anizotrópiájában rejlik. A kristályos test tulajdonságai a tér irányától függenek. Különféle folyamatok, mint például a hővezető képesség, az elektromos vezetőképesség, a fény, a hang, különböző módon terjednek a szilárd test különböző irányaiban. Az amorf testek (üveg, gyanták, műanyagok) izotóposak, mint a folyadékok. Az amorf testek és a folyadékok között csak annyi a különbség, hogy az utóbbiak folyékonyak, statikus nyírási alakváltozások lehetetlenek bennük.

A kristályos testek megfelelő molekulaszerkezettel rendelkeznek. Tulajdonságainak anizotrópiája a kristály helyes szerkezetének köszönhető. A kristály atomjainak helyes elrendezése alkotja az úgynevezett kristályrácsot. Különböző irányokban eltérő az atomok elrendezése a rácsban, ami anizotrópiához vezet. A kristályrács atomjai (vagy ionjai, vagy egész molekulái) véletlenszerű oszcillációs mozgást végeznek a középső pozíciók körül, amelyeket a kristályrács csomópontjainak tekintünk. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a rezgések energiája, és ennélfogva az oszcillációk átlagos amplitúdója is. A kristály mérete a rezgések amplitúdójától függ. Az oszcillációk amplitúdójának növekedése a test méretének növekedéséhez vezet. Ez magyarázza a szilárd anyagok hőtágulását.

Meghatározás

A folyékony testek olyan testek, amelyeknek van egy bizonyos térfogata, de nem rendelkeznek alakrugalmassággal.

A folyadékokat erős intermolekuláris kölcsönhatás és alacsony összenyomhatóság jellemzi. A folyadék egy közbenső helyet foglal el a szilárd és a gáz között. A folyadékokhoz hasonlóan a gázokhoz is izotópos. Ezenkívül a folyadéknak folyékonysága van. Ebben, akárcsak a gázokban, nincsenek a testek tangenciális feszültségei (nyírófeszültségei). A folyadékok nehezek, pl. fajsúlyuk a szilárd anyagok fajsúlyához hasonlítható. A kristályosodási hőmérsékletek közelében hőkapacitásuk és egyéb termikus jellemzőik közel állnak a szilárd anyagokéhoz. Folyadékokban bizonyos mértékig megfigyelhető az atomok helyes elrendezése, de csak kis területeken. Itt az atomok a kvázi kristályos sejt csomópontjai közelében is oszcillálnak, de a szilárd test atomjaival ellentétben időnként egyik csomópontról a másikra ugrálnak. Emiatt az atomok mozgása nagyon összetett lesz: oszcilláló, ugyanakkor a rezgések középpontja a térben mozog.

Gáz, párolgás, kondenzáció és olvadás

Meghatározás

A gáz olyan halmazállapot, amelyben a molekulák közötti távolságok nagyok.

A molekulák közötti kölcsönhatási erők alacsony nyomáson elhanyagolhatók. A gázrészecskék kitöltik a gáznak biztosított teljes térfogatot. A gázok erősen túlhevített vagy telítetlen gőznek tekinthetők. A plazma egy speciális gáztípus - részben vagy teljesen ionizált gáz, amelyben a pozitív és negatív töltések sűrűsége közel azonos. A plazma töltött részecskék gáza, amelyek nagy távolságra elektromos erők segítségével kölcsönhatásba lépnek egymással, de nincsenek közeli és távoli részecskéi.

Az anyagok az egyik halmozódási állapotból a másikba változhatnak.

Meghatározás

A párolgás egy anyag aggregációs állapotának megváltoztatásának folyamata, amelynek során a folyadék vagy szilárd anyag felületéről olyan molekulák repülnek ki, amelyek kinetikai energiája meghaladja a molekulák kölcsönhatásának potenciális energiáját.

A párolgás fázisátalakulás. A párolgás során a folyadék vagy szilárd anyag egy része gőzzé alakul. A folyadékkal dinamikus egyensúlyban lévő gáz halmazállapotú anyagot telített gőznek nevezzük. Ebben az esetben a test belső energiájának változása:

\[\háromszög \ U=\pm mr\ \left(1\right),\]

ahol m a testtömeg, r a fajlagos párolgási hő (J / kg).

Meghatározás

A kondenzáció a párologtatás fordított folyamata.

A belső energia változásának kiszámítása az (1) képlet szerint történik.

Meghatározás

Az olvadás az anyag szilárd halmazállapotból folyékony halmazállapotba való átmenetének folyamata, az anyag aggregációs állapotának megváltoztatásának folyamata.

Ha egy anyagot felmelegítenek, megnő a belső energiája, ezért a molekulák hőmozgási sebessége nő. Abban az esetben, ha az anyag olvadáspontját elérjük, a szilárd anyag kristályrácsa bomlásnak indul. A részecskék közötti kötések megsemmisülnek, a részecskék közötti kölcsönhatás energiája megnő. A testnek átadott hő a test belső energiáját növeli, az energia egy része pedig a test térfogatának megváltoztatására irányuló munkára megy el, amikor megolvad. A legtöbb kristályos testnél a térfogat megolvad, de vannak kivételek, például a jég, az öntöttvas. Az amorf testeknek nincs meghatározott olvadáspontjuk. Az olvadás egy fázisátalakulás, amely az olvadási hőmérsékleten a hőkapacitás hirtelen megváltozásával jár. Az olvadáspont az anyagtól függ, és nem változik a folyamat során. Ebben az esetben a test belső energiájának változása:

\[\háromszög U=\pm m\lambda \left(2\right),\]

ahol $\lambda $ a fajlagos olvadási hő (J/kg).

Az olvadás fordított folyamata a kristályosodás. A belső energia változásának kiszámítása a (2) képlet szerint történik.

A rendszer egyes testeinek belső energiájának változása fűtés vagy hűtés esetén a következő képlettel számítható ki:

\[\triangle U=mc\triangle T\left(3\right),\]

ahol c az anyag fajhője, J/(kgK), $\háromszög T$ a testhőmérséklet változása.

Az anyagok egyik aggregációs állapotból a másikba való átmenetének vizsgálatakor nem nélkülözhetjük az úgynevezett hőegyensúlyi egyenletet, amely azt mondja: a hőszigetelt rendszerben felszabaduló teljes hőmennyiség megegyezik a hőszigetelő rendszerben felszabaduló hőmennyiség ebben a rendszerben elnyelt hő (összesen).

Jelentésében a hőmérleg egyenlet az energia megmaradásának törvénye a hőszigetelt rendszerek hőátadási folyamataihoz.

1. példa

Feladat: Hőszigetelt edényben $t_i= 0^oС$ hőmérsékleten víz és jég található. A víz ($m_(v\ ))$ és a jég ($m_(i\ ))$ tömege 0,5 kg, illetve 60 g. $m_(p\ )=$10 g tömegű vízgőzt engednek a vízbe. $t_p= 100^oС$ hőmérsékleten. Milyen lesz a víz hőmérséklete az edényben a termikus egyensúly létrejötte után? Az edény hőkapacitását figyelmen kívül hagyja.

Megoldás: Határozzuk meg, milyen folyamatok mennek végbe a rendszerben, milyen halmazállapotokkal rendelkezünk és mit kaptunk.

A vízgőz lecsapódik, hőt bocsát ki.

Ezt a hőt a jég olvasztására, és adott esetben a jégből nyert víz felmelegítésére használják.

Először nézzük meg, mennyi hő szabadul fel a rendelkezésre álló gőztömeg lecsapódása során:

itt a referenciaanyagokból $r=2,26 10^6\frac(J)(kg)$ - fajlagos párolgási hő (kondenzációra is alkalmazható).

A jég olvasztásához szükséges hő:

itt a referenciaanyagokból $\lambda =3,3\cdot 10^5\frac(J)(kg)$ - jégolvadás fajhője.

Azt kapjuk, hogy a gőz a szükségesnél több hőt ad le, csak a meglévő jeget megolvasztja, ezért a hőmérleg egyenletét a következő formában írjuk fel:

Hő szabadul fel a $m_(p\ )$ tömegű gőz kondenzációja és a víz lehűlése során, amely gőzből képződik $T_p$ hőmérsékletről a kívánt T értékre. Hő abszorbeálódik a $m_(i\ tömegű jég olvadása során )$ és a $m_v+ m_i$ tömegű víz melegítése $T_i$ hőmérsékletről $T értékre.\ $ Jelölje $T-T_i=\T$ háromszöget, a $T_p-T$ különbségre kapjuk:

A hőmérleg egyenlete a következőképpen alakul:

\ \ \[\háromszög T=\frac(rm_(p\ )+cm_(p\ )100-lm_(i\ ))(c\left(m_v+m_i+m_(p\ )\right))\bal (1,6\jobbra)\]

Számításokat fogunk végezni, figyelembe véve, hogy a víz hőkapacitása táblázatos $c=4,2\cdot 10^3\frac(J)(kgK)$, $T_p=t_p+273=373K,$ $T_i=t_i +273=273K$:

$\háromszög T=\frac(2,26\cdot 10^6\cdot 10^(-2)+4,2\cdot 10^3\cdot 10^(-2)10^2-6\cdot 10^ (-2)\cdot 3,3\cdot 10^5)(4,2\cdot 10^3\cdot 5,7\cdot 10^(-1))\kb. 3\left(K\jobbra)$majd T=273+3=276 (K)

Válasz: Az edényben lévő víz hőmérséklete a termikus egyensúly létrejötte után 276 K lesz.

2. példa

Feladat: Az ábrán az anyag kristályos állapotból folyékony állapotba való átmenetének megfelelő izoterma szakasz látható. Mi felel meg a p,T diagram ezen szakaszának?

A p, V diagramon a p, T diagramon lévő vízszintes egyenes szegmenssel ábrázolt állapotok teljes halmaza egy ponttal van ábrázolva, amely meghatározza p és T értékét, amelynél az átmenet az aggregáció egyik állapotából a másik történik.

Minden anyag létezhet a négy forma egyikében. Mindegyikük egy bizonyos halmazállapotú anyag. A Föld természetében háromban egyszerre csak egy képviselteti magát. Ez a víz. Könnyen látható, hogy elpárolgott, megolvadt és megszilárdul. Ez gőz, víz és jég. A tudósok megtanulták, hogyan lehet megváltoztatni az anyagok halmazállapotát. A legnagyobb nehézség számukra csak a plazma. Ez az állapot különleges feltételeket igényel.

Mi ez, mitől függ és hogyan jellemzik?

Ha a test egy másik halmazállapotba került, ez nem jelenti azt, hogy valami más jelent meg. Az anyag ugyanaz marad. Ha a folyadékban vízmolekulák voltak, akkor ugyanazok lesznek gőzben jéggel. Csak elhelyezkedésük, mozgási sebességük és az egymással való interakciós erők változnak.

Az „Aggregált állapotok (8. osztály)” témakör tanulmányozásakor csak hármat veszünk figyelembe. Ezek folyékonyak, gázok és szilárd anyagok. Megnyilvánulásaik a környezet fizikai viszonyaitól függenek. Ezen állapotok jellemzőit a táblázat mutatja be.

Első állapot: szilárd

Alapvető különbsége a többihez képest az, hogy a molekuláknak szigorúan meghatározott helyük van. Amikor szilárd halmazállapotról beszélünk, ezek leggyakrabban kristályokat jelentenek. Náluk a rácsszerkezet szimmetrikus és szigorúan periodikus. Ezért mindig megőrzik, függetlenül attól, hogy a test milyen messzire terjed. Egy anyag molekuláinak oszcilláló mozgása nem elegendő ennek a rácsnak a tönkretételéhez.

De vannak amorf testek is. Hiányzik belőlük az atomok elrendezésének szigorú szerkezete. Bárhol lehetnek. De ez a hely ugyanolyan stabil, mint a kristályos testben. Az amorf és a kristályos anyagok között az a különbség, hogy nincs meghatározott olvadási (szilárdulási) hőmérsékletük, és folyékonyság jellemzi őket. Az ilyen anyagok élénk példái az üveg és a műanyag.

Második állapot: folyékony

Ez az aggregált halmazállapot szilárd és gáz keresztezése. Ezért egyesíti az első és a második tulajdonságait. Tehát a részecskék közötti távolság és kölcsönhatásuk hasonló a kristályokhoz. De itt van a hely és a mozgás közelebb a gázhoz. Ezért a folyadék nem tartja meg alakját, hanem szétterül az edényen, amelybe öntik.

Harmadik állapot: gáz

A „fizikának” nevezett tudomány számára a gáz formájában történő aggregáció állapota nem az utolsó helyen áll. Végül is az őt körülvevő világot tanulmányozza, és a levegő benne nagyon gyakori.

Ennek az állapotnak az a jellemzője, hogy a molekulák közötti kölcsönhatási erők gyakorlatilag hiányoznak. Ez magyarázza szabad mozgásukat. Ennek köszönhetően a gáznemű anyag kitölti a számára biztosított teljes térfogatot. Sőt, mindent át lehet vinni ebbe az állapotba, csak növelni kell a hőmérsékletet a kívánt mértékben.

Negyedik állapot: plazma

Ez az aggregált halmazállapot teljesen vagy részben ionizált gáz. Ez azt jelenti, hogy a benne lévő negatív és pozitív töltésű részecskék száma közel azonos. Ez a helyzet akkor fordul elő, amikor a gázt felmelegítik. Ezután a termikus ionizációs folyamat éles felgyorsul. Ez abban rejlik, hogy a molekulák atomokra oszlanak. Ez utóbbiak ezután ionokká alakulnak.

Az univerzumon belül nagyon gyakori az ilyen állapot. Mert benne van az összes csillag és a köztük lévő közeg. A Föld felszínének határain belül rendkívül ritkán fordul elő. Az ionoszférán és a napszélen kívül a plazma csak zivatar idején lehetséges. A villámcsapások során olyan körülmények jönnek létre, amelyekben a légkör gázai a negyedik halmazállapotba kerülnek.

De ez nem jelenti azt, hogy a plazmát nem hozták létre a laboratóriumban. Az első dolog, amit reprodukálni lehetett, egy gázkisülés volt. A plazma ma már megtölti a fénycsöveket és a fényreklámokat.

Hogyan történik az állapotok közötti átmenet?

Ehhez bizonyos feltételeket kell létrehozni: állandó nyomást és meghatározott hőmérsékletet. Ebben az esetben egy anyag aggregált állapotának megváltozása energia felszabadulásával vagy elnyelésével jár együtt. Ráadásul ez az átmenet nem villámgyorsan megy végbe, hanem bizonyos ideig tart. Ez idő alatt a feltételeknek változatlanoknak kell maradniuk. Az átmenet akkor következik be, amikor az anyag egyidejűleg két formában létezik, amelyek fenntartják a termikus egyensúlyt.

Az anyag első három halmazállapota kölcsönösen átadhatja egymást. Vannak közvetlen és fordított folyamatok. A következő nevük van:

• olvasztó(szilárdról folyékonyra) és kristályosodás például a jég olvadása és a víz megszilárdulása;
• párologtatás(folyékonyból gázhalmazállapotúvá) és páralecsapódás, példa erre a víz elpárologtatása és gőzből történő előállítása;
• szublimáció(szilárdból gázhalmazállapotúvá) és deszublimáció, például az elsőnél a száraz illat elpárologtatása, a másodiknál ​​pedig fagyos minták az üvegen.

Az olvadás és kristályosodás fizikája

Ha egy szilárd testet felmelegítünk, akkor egy bizonyos hőmérsékleten, ún olvadáspont egy meghatározott anyag, az aggregációs állapot változása kezdődik meg, amit olvadásnak neveznek. Ez a folyamat az energia elnyelésével jár, amit ún hőmennyiségés betűvel van jelölve K. A kiszámításához tudnia kell fajlagos olvadási hő, amelyet jelölünk λ . A képlet pedig így néz ki:

Q=λ*m, ahol m az olvadásban részt vevő anyag tömege.

Ha fordított folyamat következik be, vagyis a folyadék kristályosodik, akkor a feltételek megismétlődnek. Az egyetlen különbség az, hogy energia szabadul fel, és a képletben megjelenik a mínusz jel.

A párologtatás és a kondenzáció fizikája

Az anyag folyamatos melegítésével fokozatosan megközelíti azt a hőmérsékletet, amelyen intenzív párolgása megindul. Ezt a folyamatot párologtatásnak nevezik. Ismét az energia elnyelése jellemzi. Csak ahhoz, hogy kiszámítsa, tudnia kell fajlagos párolgási hő r. A képlet pedig a következő lesz:

Q=r*m.

A fordított folyamat vagy a kondenzáció azonos mennyiségű hő felszabadulásával megy végbe. Ezért ismét egy mínusz jelenik meg a képletben.

Az aggregáció állapotáról, a szilárd anyagok, folyadékok és gázok jellemzőiről és tulajdonságairól számos képzésen kerül sor. Az anyagnak három klasszikus halmazállapota van, amelyek a szerkezet sajátos jellemzőivel rendelkeznek. Megértésük fontos szempont a Föld, az élő szervezetek és a termelési tevékenységek tudományának megértésében. Ezeket a kérdéseket a fizika, a kémia, a földrajz, a geológia, a fizikai kémia és más tudományágak vizsgálják. Azok az anyagok, amelyek bizonyos körülmények között a három alapállapot valamelyikében vannak, a hőmérséklet vagy a nyomás emelkedésével vagy csökkenésével változhatnak. Tekintsük a lehetséges átmeneteket az aggregáció egyik állapotából a másikba, mivel ezek a természetben, a technológiában és a mindennapi életben történnek.

Mi az aggregációs állapot?

A latin eredetű „aggrego” szó oroszra fordítva azt jelenti, hogy „rákapcsolni”. A tudományos kifejezés ugyanazon test, anyag állapotára utal. A szilárd anyagok, gázok és folyadékok bizonyos hőmérsékleti értékeken és különböző nyomásokon a Föld összes héjára jellemző. A három alapvető aggregált állapot mellett van egy negyedik is. Magas hőmérsékleten és állandó nyomáson a gáz plazmává alakul. Ahhoz, hogy jobban megértsük, mi az aggregációs állapot, emlékeznünk kell az anyagokat és testeket alkotó legkisebb részecskékre.

A fenti diagram a következőket mutatja: a - gáz; b - folyadék; c egy merev test. Az ilyen ábrákon körök jelzik az anyagok szerkezeti elemeit. Ez egy szimbólum, valójában az atomok, molekulák, ionok nem szilárd golyók. Az atomok egy pozitív töltésű magból állnak, amely körül a negatív töltésű elektronok nagy sebességgel mozognak. Az anyag mikroszkopikus szerkezetének ismerete segít jobban megérteni a különböző aggregátumformák között fennálló különbségeket.

Ötletek a mikrovilágról: az ókori Görögországtól a 17. századig

A fizikai testeket alkotó részecskékkel kapcsolatos első információk az ókori Görögországban jelentek meg. Démokritosz és Epikurosz gondolkodók bevezették az atom fogalmát. Úgy gondolták, hogy ezek a különböző anyagok legkisebb oszthatatlan részecskéi alakúak, bizonyos méretűek, képesek mozogni és kölcsönhatásba lépni egymással. Az atomtudomány a maga idejében az ókori Görögország legfejlettebb tanítása lett. De fejlődése a középkorban lelassult. Azóta a tudósokat üldözte a római katolikus egyház inkvizíciója. Ezért egészen a modern időkig nem volt világos elképzelés arról, hogy mi az anyag aggregációs állapota. Csak a 17. század után fogalmazták meg R. Boyle, M. Lomonoszov, D. Dalton, A. Lavoisier tudósok az atom-molekuláris elmélet azon rendelkezéseit, amelyek napjainkban sem veszítették el jelentőségüket.

Atomok, molekulák, ionok - az anyag szerkezetének mikroszkopikus részecskéi

A mikrokozmosz megértésében jelentős áttörés történt a 20. században, amikor feltalálták az elektronmikroszkópot. A tudósok korábbi felfedezéseit figyelembe véve harmonikus képet lehetett összeállítani a mikrovilágról. Az anyag legkisebb részecskéinek állapotát és viselkedését leíró elméletek meglehetősen összetettek, a területhez tartoznak A különböző halmazállapotú anyagok jellemzőinek megértéséhez elegendő ismerni a főbb szerkezeti részecskék nevét és jellemzőit, amelyek különbözőt alkotnak. anyagokat.

1. Az atomok kémiailag oszthatatlan részecskék. Kémiai reakciókban megőrződött, de nukleáris reakciókban megsemmisült. A fémek és sok más atomi szerkezetű anyag normál körülmények között szilárd halmazállapotú aggregációval rendelkezik.
2. A molekulák olyan részecskék, amelyek kémiai reakciók során bomlanak le és keletkeznek. oxigén, víz, szén-dioxid, kén. Az oxigén, nitrogén, kén-dioxid, szén, oxigén aggregációs állapota normál körülmények között gázhalmazállapotú.
3. Az ionok töltött részecskék, amelyekké az atomok és molekulák átalakulnak, amikor elektronokat nyernek vagy veszítenek – mikroszkopikus méretű negatív töltésű részecskék. Sok só ionos szerkezetű, például a konyhasó, a vas és a réz-szulfát.

Vannak olyan anyagok, amelyek részecskéi bizonyos módon helyezkednek el a térben. Az atomok, ionok, molekulák rendezett kölcsönös helyzetét kristályrácsnak nevezzük. Általában az ionos és atomi kristályrácsok jellemzőek a szilárd anyagokra, a molekuláris - a folyadékokra és gázokra. A gyémánt nagy keménységű. Atomkristályrácsát szénatomok alkotják. De a lágy grafit is ennek a kémiai elemnek az atomjaiból áll. Csak ezek eltérően helyezkednek el a térben. A kén szokásos aggregációs állapota szilárd, de magas hőmérsékleten az anyag folyékony és amorf tömeggé alakul.

Szilárd halmazállapotú anyagok

A szilárd anyagok normál körülmények között megtartják térfogatukat és alakjukat. Például egy homokszem, egy szem cukor, só, egy darab kő vagy fém. Ha a cukrot melegítjük, az anyag olvadni kezd, és viszkózus barna folyadékká alakul. Hagyja abba a fűtést - ismét szilárd anyagot kapunk. Ez azt jelenti, hogy a szilárd anyag folyadékká való átalakulásának egyik fő feltétele a felmelegedés vagy az anyag részecskéinek belső energiájának növekedése. Az élelmiszerekben használt só szilárd halmazállapota is megváltoztatható. De az asztali só olvasztásához magasabb hőmérsékletre van szükség, mint a cukor melegítésekor. A tény az, hogy a cukor molekulákból, a konyhasó pedig töltött ionokból áll, amelyek erősebben vonzódnak egymáshoz. A folyékony halmazállapotú szilárd anyagok nem tartják meg alakjukat, mert a kristályrácsok lebomlanak.

A só olvadás közbeni aggregációjának folyékony állapotát a kristályokban lévő ionok közötti kötés felszakadása magyarázza. Töltött részecskék szabadulnak fel, amelyek elektromos töltést hordozhatnak. Az olvadt sók vezetik az elektromosságot és vezetők. A vegyiparban, a kohászatban és a gépiparban a szilárd anyagokat folyadékokká alakítják, hogy új vegyületeket nyerjenek belőlük, vagy különböző formákat adnak nekik. A fémötvözetek széles körben használatosak. Számos módja van ezek megszerzésének, amelyek a szilárd nyersanyagok aggregációs állapotában bekövetkezett változásokhoz kapcsolódnak.

A folyadék az aggregáció egyik alapállapota

Ha 50 ml vizet önt egy gömblombikba, észreveszi, hogy az anyag azonnal vegyszeres edény formáját ölti. De amint kiöntjük a vizet a lombikból, a folyadék azonnal szétterül az asztal felületén. A víz térfogata változatlan marad - 50 ml, és az alakja megváltozik. Ezek a jellemzők az anyag létezésének folyékony formájára jellemzőek. A folyadékok sok szerves anyag: alkoholok, növényi olajok, savak.

A tej egy emulzió, azaz olyan folyadék, amelyben zsírcseppek vannak. Hasznos folyékony ásványi anyag az olaj. Kútból nyerik ki fúrótornyok segítségével a szárazföldön és az óceánban. A tengervíz az ipar nyersanyaga is. Különbsége a folyók és tavak édesvizétől az oldott anyagok, elsősorban a sók tartalmában rejlik. A víztestek felszínéről történő párolgás során csak a H 2 O molekulák jutnak gőzállapotba, az oldott anyagok maradnak meg. Ezen a tulajdonságon alapulnak a tengervízből hasznos anyagok kinyerésének módszerei és tisztítási módszerei.

A sók teljes eltávolításával desztillált vizet kapunk. 100°C-on forr, 0°C-on megfagy. A sóoldat különböző hőmérsékleteken felforr és jéggé alakul. Például a Jeges-tenger vize 2°C-os felszíni hőmérsékleten megfagy.

A higany aggregált halmazállapota normál körülmények között folyadék. Ezt az ezüstszürke fémet általában orvosi hőmérőkkel töltik meg. Melegítéskor a higanyoszlop felemelkedik a skálán, az anyag kitágul. Miért használnak alkoholt vörös festékkel, és nem higanyt? Ezt a folyékony fém tulajdonságai magyarázzák. 30 fokos fagynál a higany aggregációs állapota megváltozik, az anyag megszilárdul.

Ha az orvosi hőmérő eltört és a higany kiömlött, veszélyes az ezüstgolyókat kézzel gyűjteni. A higanygőz belélegzése káros, ez az anyag nagyon mérgező. A gyerekeknek ilyen esetekben segítséget kell kérniük a szülőktől, felnőttektől.

gáz halmazállapotú

A gázok nem tudják megtartani térfogatukat vagy alakjukat. Töltse fel a lombikot a tetejéig oxigénnel (kémiai képlete O 2). Amint kinyitjuk a lombikot, az anyag molekulái elkezdenek keveredni a szoba levegőjével. Ez a Brown-mozgásnak köszönhető. Még az ókori görög tudós, Démokritosz is úgy gondolta, hogy az anyag részecskéi állandó mozgásban vannak. Szilárd anyagokban normál körülmények között az atomoknak, molekuláknak, ionoknak nincs lehetőségük elhagyni a kristályrácsot, megszabadulni más részecskékkel való kötésektől. Ez csak akkor lehetséges, ha nagy mennyiségű energiát szolgáltatnak kívülről.

Folyadékokban a részecskék közötti távolság valamivel nagyobb, mint a szilárd anyagokban; kevesebb energiát igényelnek az intermolekuláris kötések megszakításához. Például az oxigén folyékony halmazállapota csak akkor figyelhető meg, ha a gáz hőmérséklete –183 °C-ra csökken. -223 °C-on az O 2 molekulák szilárd anyagot képeznek. Amikor a hőmérséklet a megadott értékek fölé emelkedik, az oxigén gázzá alakul. Ebben a formában normál körülmények között. Az ipari vállalkozásoknál speciális berendezések vannak a légköri levegő leválasztására, valamint nitrogén és oxigén kinyerésére. Először a levegőt lehűtik és cseppfolyósítják, majd fokozatosan növelik a hőmérsékletet. A nitrogén és az oxigén különböző körülmények között gázokká alakul.

A Föld légköre 21 térfogatszázalék oxigént és 78 térfogatszázalék nitrogént tartalmaz. Folyékony formában ezek az anyagok nem találhatók meg a bolygó gáznemű burkában. A folyékony oxigén világoskék színű, és nagy nyomással hengerekbe töltik, hogy egészségügyi létesítményekben használják fel. Az iparban és az építőiparban a cseppfolyósított gázokra számos folyamathoz szükség van. Oxigén szükséges a gázhegesztéshez és fémek vágásához, a kémiában - a szervetlen és szerves anyagok oxidációs reakcióihoz. Ha kinyitja egy oxigénpalack szelepét, a nyomás csökken, a folyadék gázzá alakul.

A cseppfolyósított propánt, metánt és butánt széles körben használják az energetikában, a közlekedésben, az iparban és a háztartási tevékenységekben. Ezeket az anyagokat földgázból vagy kőolaj-alapanyag krakkolása (hasítása) során nyerik. A folyékony és gáznemű szénkeverékek számos ország gazdaságában fontos szerepet játszanak. De az olaj- és földgázkészletek súlyosan kimerültek. A tudósok szerint ez a nyersanyag 100-120 évig kitart. Alternatív energiaforrás a légáramlás (szél). A gyors folyású folyókat, a tengerek és óceánok partjain árapályt használják az erőművek működtetésére.

Az oxigén, más gázokhoz hasonlóan, az aggregáció negyedik állapotában lehet, ami plazmát jelent. A szokatlan átmenet szilárd halmazállapotból gáznemű állapotba a kristályos jód jellemző tulajdonsága. A sötétlila anyag szublimálódik - gázzá alakul, megkerülve a folyékony állapotot.

Hogyan történik az anyag egyik aggregált formájából a másikba való átmenet?

Az anyagok aggregált halmazállapotának változása nem jár kémiai átalakulással, ezek fizikai jelenségek. Amikor a hőmérséklet emelkedik, sok szilárd anyag megolvad és folyadékká alakul. A hőmérséklet további emelkedése párolgáshoz, vagyis az anyag gáz halmazállapotúvá válásához vezethet. A természetben és a gazdaságban az ilyen átmenetek a Föld egyik fő anyagára jellemzőek. A jég, folyadék, gőz a víz különböző külső körülmények között fennálló állapota. A vegyület ugyanaz, képlete H 2 O. 0 °C hőmérsékleten és ez alatt az érték alatt a víz kristályosodik, azaz jéggé alakul. Amikor a hőmérséklet emelkedik, a keletkező kristályok megsemmisülnek - a jég megolvad, és ismét folyékony víz keletkezik. Melegítéskor már alacsony hőmérsékleten is megtörténik a párolgás - a víz gázzá alakulása. Például a fagyott tócsák fokozatosan eltűnnek, mert a víz elpárolog. A nedves ruha még fagyos időben is kiszárad, de ez a folyamat hosszabb, mint egy forró napon.

A víznek az egyik állapotból a másikba való összes felsorolt ​​átmenete nagy jelentőséggel bír a Föld természete szempontjából. A légköri jelenségek, az éghajlat és az időjárás összefüggésbe hozható az óceánok felszínéről a víz elpárolgásával, a nedvesség felhők és köd formájában a szárazföldre átvitelével, csapadékkal (eső, hó, jégeső). Ezek a jelenségek képezik a természetben a víz világciklusának alapját.

Hogyan változnak a kén aggregált állapotai?

Normál körülmények között a kén fényes, fényes kristályok vagy halványsárga por, azaz szilárd anyag. A kén aggregált halmazállapota hevítés hatására megváltozik. Először is, amikor a hőmérséklet 190 ° C-ra emelkedik, a sárga anyag megolvad, és mobil folyadékká alakul.

Ha gyorsan folyékony ként öntünk hideg vízbe, barna amorf masszát kapunk. A kénolvadék további melegítésével egyre viszkózusabbá válik és elsötétül. 300 ° C feletti hőmérsékleten a kén aggregációjának állapota ismét megváltozik, az anyag folyadék tulajdonságait kapja, mozgékony lesz. Ezek az átmenetek abból adódnak, hogy az elem atomjai különböző hosszúságú láncokat alkotnak.

Miért lehetnek az anyagok különböző fizikai állapotúak?

A kén - egy egyszerű anyag - aggregációs állapota normál körülmények között szilárd. A kén-dioxid gáz, a kénsav a víznél nehezebb olajos folyadék. A sósavtól és a salétromsavtól eltérően nem illékony, felületéről nem párolognak el a molekulák. Milyen aggregációs állapotú a képlékeny kén, amelyet kristályok hevítésével nyernek?

Amorf formában az anyag folyadék szerkezetű, enyhén folyékony. De a műanyag kén egyidejűleg megtartja alakját (szilárd anyagként). Vannak olyan folyadékkristályok, amelyek a szilárd anyagokra számos jellemző tulajdonsággal rendelkeznek. Így az anyag halmazállapota különböző körülmények között függ annak természetétől, hőmérsékletétől, nyomásától és egyéb külső körülményektől.

Milyen jellemzői vannak a szilárd testek szerkezetének?

Az anyag fő halmazállapotai közötti különbségeket az atomok, ionok és molekulák közötti kölcsönhatás magyarázza. Például miért vezet az anyag szilárd halmazállapota ahhoz, hogy a testek képesek legyenek megtartani térfogatukat és alakjukat? Egy fém vagy só kristályrácsában a szerkezeti részecskék vonzódnak egymáshoz. A fémekben a pozitív töltésű ionok kölcsönhatásba lépnek az úgynevezett "elektrongázzal" - a szabad elektronok felhalmozódásával egy fémdarabban. A sókristályok az ellentétes töltésű részecskék - ionok - vonzása miatt keletkeznek. A szilárd anyagok fenti szerkezeti egységei közötti távolság sokkal kisebb, mint maguk a részecskék mérete. Ilyenkor elektrosztatikus vonzás hat, erőt ad, a taszítás pedig nem elég erős.

Egy anyag szilárd halmazállapotának megsemmisítésére erőfeszítéseket kell tenni. A fémek, sók, atomkristályok nagyon magas hőmérsékleten megolvadnak. Például a vas 1538 °C feletti hőmérsékleten folyékonnyá válik. A volfrám tűzálló, és izzószálak készítésére használják izzókhoz. Vannak olyan ötvözetek, amelyek 3000 °C feletti hőmérsékleten folyékonyakká válnak. A Földön sokan szilárd állapotban vannak. Ezt a nyersanyagot bányákban és kőfejtőkben berendezések segítségével nyerik ki.

Ahhoz, hogy egy iont is le lehessen választani egy kristályról, nagy mennyiségű energiát kell elkölteni. De végül is elég sót feloldani vízben, hogy a kristályrács szétessen! Ezt a jelenséget a víz, mint poláris oldószer elképesztő tulajdonságai magyarázzák. A H 2 O molekulák kölcsönhatásba lépnek a sóionokkal, tönkretéve a köztük lévő kémiai kötést. Az oldódás tehát nem különböző anyagok egyszerű keveredése, hanem fizikai és kémiai kölcsönhatás közöttük.

Hogyan lépnek kölcsönhatásba a folyadékok molekulái?

A víz lehet folyékony, szilárd és gáz (gőz). Normál körülmények között ezek a fő aggregációs állapotai. A vízmolekulák egy oxigénatomból állnak, és két hidrogénatom kapcsolódik hozzá. A molekulában a kémiai kötés polarizálódik, az oxigénatomokon részleges negatív töltés jelenik meg. A hidrogén a molekula pozitív pólusává válik, és egy másik molekula oxigénatomjához vonzódik. Ezt "hidrogénkötésnek" nevezik.

Az aggregáció folyékony állapotát a szerkezeti részecskék közötti távolságok jellemzik, amelyek méretükhöz mérhetőek. A vonzalom létezik, de gyenge, így a víz nem tartja meg alakját. A párologtatás a kötések megsemmisülése miatt következik be, amely még szobahőmérsékleten is előfordul a folyadék felületén.

Léteznek-e intermolekuláris kölcsönhatások a gázokban?

Egy anyag gáz halmazállapota számos paraméterben különbözik a folyékony és a szilárd halmazállapottól. A gázok szerkezeti részecskéi között nagy, a molekulák méreténél jóval nagyobb rések vannak. Ebben az esetben a vonzási erők egyáltalán nem működnek. Az aggregáció gázállapota a levegő összetételében jelen lévő anyagokra jellemző: nitrogén, oxigén, szén-dioxid. Az alábbi ábrán az első kocka gázzal, a második folyadékkal, a harmadik szilárd anyaggal van megtöltve.

Sok folyadék illékony, az anyag molekulái letörnek a felületükről, és a levegőbe jutnak. Például, ha ammóniába mártott vattacsomót visz egy nyitott sósavpalack nyílásába, fehér füst jelenik meg. Közvetlenül a levegőben kémiai reakció megy végbe a sósav és az ammónia között, így ammónium-klorid keletkezik. Milyen halmazállapotban van ez az anyag? Fehér füstöt képező részecskéi a legkisebb szilárd sókristályok. Ezt a kísérletet elszívófülke alatt kell elvégezni, az anyagok mérgezőek.

Következtetés

A gáz aggregált állapotát számos kiváló fizikus és kémikus tanulmányozta: Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Claiperon, Mengyelejev, Le Chatelier. A tudósok olyan törvényeket fogalmaztak meg, amelyek megmagyarázzák a gáznemű anyagok viselkedését a kémiai reakciókban, amikor a külső körülmények megváltoznak. A nyílt törvényszerűségek nemcsak a fizika és kémia iskolai és egyetemi tankönyveibe kerültek be. Számos vegyipar alapja az anyagok viselkedésének és tulajdonságainak ismerete a különböző aggregációs állapotokban.

Az óra céljai:

• az anyagok aggregált halmazállapotaira vonatkozó ismeretek elmélyítésére, általánosítására, annak tanulmányozására, hogy milyen állapotúak lehetnek az anyagok.

Az óra céljai:

Tanítás - elképzelés megfogalmazása a szilárd anyagok, gázok, folyadékok tulajdonságairól.

Fejlesztés - a tanulók beszédkészségének fejlesztése, elemzése, következtetések levonása a feldolgozott és tanult anyagból.

Oktatási - szellemi munka ösztönzése, minden feltétel megteremtése a tanult téma iránti érdeklődés növeléséhez.

Alapfogalmak:

Az összesítés állapota- ez egy halmazállapot, amelyet bizonyos minőségi tulajdonságok jellemeznek: - az alak és térfogat megtartásának képessége vagy képtelensége; - a rövid és hosszú távú rend megléte vagy hiánya; - mások.

6. ábra. Egy anyag aggregált állapota hőmérséklet-változással.

Amikor egy anyag szilárd halmazállapotból folyékony halmazállapotba kerül, ezt olvadásnak nevezik, a fordított folyamat a kristályosodás. Amikor egy anyag folyadékból gázzá alakul, ezt a folyamatot párologtatásnak, gázból folyadékká - kondenzációnak nevezik. És az átmenet azonnal gázsá szilárdból, megkerülve a folyadékot - szublimációval, fordított folyamattal - deszublimációval.

1. Kristályosítás; 2. Olvadás; 3. Kondenzáció; 4. Párologtatás;

5. Szublimáció; 6. Deszublimáció.

Folyamatosan megfigyeljük ezeket a példákat az átmenetekre a mindennapi életben. Amikor a jég elolvad, vízzé válik, és a víz elpárolog, és gőz keletkezik. Ha ellenkező irányba vesszük, a pára lecsapódva kezd visszaváltozni vízzé, a víz pedig megfagyva jéggé válik. Minden szilárd test illata szublimáció. A molekulák egy része kitör a testből, és gáz keletkezik, ami a szagot adja. Példa a fordított folyamatra az üvegen télen megjelenő minták, amikor a levegőben lévő pára fagyáskor rátelepszik az üvegre.

A videó az anyagok halmazállapotának változását mutatja be.

vezérlőblokk.

1. Fagyás után a víz jéggé változott. Megváltoztak a vízmolekulák?

2. Beltérben használjon orvosi étert. Emiatt pedig ott általában erős illatúak. Milyen az éter állapota?

3. Mi történik a folyadék alakjával?

4. Jég. Milyen a víz állapota?

5. Mi történik, ha a víz megfagy?

Házi feladat.

Válaszolj a kérdésekre:

1. Meg lehet-e tölteni az edény térfogatának felét gázzal? Miért?

2. Lehet-e folyékony halmazállapotú nitrogén és oxigén szobahőmérsékleten?

3. Lehet-e szobahőmérsékleten gázhalmazállapotban: vas és higany?

4. Egy fagyos téli napon köd képződött a folyó felett. Mi az anyag állapota?

Úgy gondoljuk, hogy az anyagnak három halmazállapota van. Valójában legalább tizenöten vannak, miközben ezen államok listája napról napra bővül. Ezek a következők: amorf szilárd anyag, szilárd anyag, neutrónium, kvark-gluon plazma, erősen szimmetrikus anyag, gyengén szimmetrikus anyag, fermion kondenzátum, Bose-Einstein kondenzátum és furcsa anyag.