Các Trạng Thái Của Vật Chất

Trong điều kiện tiêu chuẩn chỉnh trên Trái đất, chất rắn, hóa học lỏng và khí là phần lớn những gì bọn họ sẽ gặp trong cuộc sống. Nhưng điều này không tức là không có nhiều trạng thái vật hóa học khác tồn tại. Sự phát triển của công nghệ đã giúp chúng ta khám phá ra hầu như trạng thái vật chất kỳ lạ khác, nằm kế bên khả năng cân nhắc của ngay cả những người dân có trí tưởng tượng đa dạng nhất. Chúng ta về cơ bạn dạng chỉ quen thuộc với tía trạng thái của thiết bị chất: rắn, lỏng, khí. Hóa học rắn bao gồm hình dạng khẳng định mà không cần phải có vật chứa, chất lỏng tuân theo hình dạng của vật đựng của bọn chúng và chất khí không chỉ phù hợp với trang bị chứa ngoài ra nở ra để tủ đầy nó.Và bao gồm sự phong phú và đa dạng trong số cha trạng thái cơ bản này: Ví dụ, một chất rắn kết tinh có tất cả các nguyên tử của nó được bố trí theo thiết bị tự chính xác đối xứng hoàn hảo, trong lúc chất rắn cung cấp tinh thể lấp đầy tất cả không gian của nó mà lại không cần cấu trúc được kiểm soát và điều chỉnh chặt chẽ. Tinh thể lỏng, tạo cho các nhân tố hình hình ảnh của phần nhiều các màn hình điện tử, có các thành phần của cả chất lỏng và cấu tạo tinh thể, như bất kỳ ai đã từng đẩy màn hình laptop của họ đều có thể xác nhận.

Bạn đang xem: Các trạng thái của vật chất

*
Michael Faraday (1791-1867) (Ảnh: De Everett Collection/Shutterstock)Năm 1856, nhà khoa học huyền thoại người Anh Michael Faraday đang nghiên cứu và phân tích những tấm lá đá quý mỏng. Phân tích các công năng của ánh sáng và trang bị chất, Faraday quyết tâm làm cho vàng đủ mỏng tanh để nó nhìn trong suốt trước ánh sáng. Không có máy móc vĩnh cửu vào thời gian đó rất có thể tạo ra phần nhiều màng vàng nhỏ như vậy, bởi vì vậy Faraday phải thực hiện hóa chất.Trong lúc rửa vàng trong số những hóa hóa học này, Faraday nhận thấy rằng hành vi này tạo nên một hóa học lỏng color hồng ngọc nhạt. Hỗn hợp hóa chất và vàng này, được hotline là keo dính (colloid), có tác dụng tán xạ ánh sáng chiếu theo hướng của nó. Tuy nhiên các biện pháp khoa học tập vào thời đặc điểm này không thể minh chứng điều đó, Faraday biết sự tán xạ tia nắng này là do các hạt xoàn trong chất lỏng. Đây rất có thể là ghi nhận trước tiên về việc trạng thái lượng tử có thể chuyển đổi đặc tính của thiết bị chất.

Xem thêm:


Cơ học tập lượng tử, vật lý lượng tử với điện toán lượng tử nghiên cứu không ít thứ, nhưng toàn bộ đều tập trung vào mọi gì đôi mắt thường quan trọng nhận thấy. Những hạt tiến thưởng tán xạ ánh nắng của Faraday ngơi nghỉ trạng thái lượng tử – nhỏ nhất cơ mà chúng rất có thể tồn tại. Kể từ những năm 1850, khoa học và việc tò mò các trạng thái lượng tử đã trở nên tân tiến vượt bậc, với đã bật mý những điều trước đó cho là cần thiết tưởng tượng được.Thông qua các nghiên cứu lượng tử, thám hiểm không gian và một số nghành nghề khác, đã gồm một số khám phá về những loại vật chất mới, ví dụ như 7 nhiều loại trạng thái dưới đây. Ko phải tất cả chúng phần lớn hữu ích, chỉ có một vài khá thực tế, nhưng tất cả chúng đã cho rằng vật chất tất cả tồn tại nhiều hơn nữa ba tâm trạng thông thường.

1. Plasma

*
(Ảnh: Owen/FLickr)Plasma thường bị lãng quên, nhưng chính là trạng thái vật hóa học dồi dào độc nhất vô nhị trong vũ trụ. Theo biểu đạt của NASA, plasma là “hỗn hợp của các electron (mang năng lượng điện âm) và ion (nguyên tử bị mất electron, dẫn cho mang điện dương).” Nó hoạt động giống như một chất khí, nhưng hoàn toàn có thể dẫn điện. Nó cũng có thể bị ảnh hưởng bởi trường đoản cú trường.Trong khi hầu như plasma rất khó xuất hiện, sét là một ví dụ hoàn hảo và tuyệt vời nhất mà ai cũng có thể quan lại sát, cho thấy thêm cách plasma cửa hàng với Trái đất. Một luồng phóng điện cao trong ko khí, một tia sét trung bình có nhiệt độ cực to lớn rộng 27.000 độ C. Ở mức nhiệt độ đó, tia sét khiến cho các nguyên tử bị ion hóa, biến thành plasma.Người ta cũng đã tìm ra cách ion hóa chất khí một phương pháp nhân tạo, y hệt như trong dòng đèn neon, nơi những hạt tích năng lượng điện giúp dứt một mạch điện.>> Vật hóa học và ý thức là 1 thể thống nhất

2. Dừng tụ Bose – Einstein

*
(Ảnh: NIST/JILA/CU-Boulder)Ngưng tụ Bose-Einstein (Bose – Einstein Condensate, viết tắt là BEC) được phân phát hiện thông qua sự hợp tác ký kết giữa nhà thứ lý Ấn Độ Satyendra Nath Bose và Albert Einstein, tuy nhiên hai nhà công nghệ sống cách nhau hàng ngàn dặm trong thời đại chưa xuất hiện Internet.Vào đầu trong năm 1920, kim chỉ nan lượng tử là một nghành nghề dịch vụ mới. Bose đang giảng dạy tại Đại học Dhaka cùng không hài lòng với việc hiểu biết đương thời về bức xạ. Ông vẫn viết một bài bác báo phân tích vấn đề này cơ mà không sử dụng bất kỳ yếu tố làm sao của vật dụng lý cổ điển. Khi bài xích báo bị những tạp chí từ bỏ chối, Bose chuyển sang viết thư mang đến Einstein, mặc dù hai đơn vị khoa học xa lạ biết nhau.Einstein đang đọc qua bài báo và chấp nhận với phát hiện tại của Bose. Ông đã sử dụng tác động của mình để liên can đăng tải bài viết của Bose trên một tạp chí uy tín. Nhưng mà đó chưa hẳn là vớ cả. Einstein tiếp tục suy nghĩ về phép toán của Bose, ông nói rằng các hạt không thể rành mạch được hoàn toàn có thể chiếm những trạng thái tích điện rời rạc.Năm 1924, Einstein thực hiện phép toán của Bose để tạo thành một dạng vật chất mới, BEC. Ở ánh nắng mặt trời cực thấp, sát độ không tuyệt đối, những nguyên tử riêng rẽ sẽ phối hợp thành một “siêu nguyên tử – superatom”.Và vào thời điểm năm 1995, một đội các nhà khoa học đã minh chứng ông đúng.Carl E. Wieman, một nhà kỹ thuật đã giúp khám phá ra BEC, trình bày về nguyên tắc hình thành BEC: “Nó giống như việc bạn đang làm việc trong một trận mưa đá, mặc dầu bạn đuổi theo hướng như thế nào thì mưa đá vẫn luôn đập thẳng vào mặt bạn. Vị vậy, các bạn dừng lại.”Một BEC y hệt như một tinh thể băng hình thành trong một cái bể, “nó thực sự là một dạng vật chất mới”, Wieman nói. “Nó hành xử hoàn toàn khác với bất kỳ vật liệu như thế nào khác.”>> Einstein cùng đức tin – Walter Isaacson

3. Vật chất suy biến

*
(Ảnh: Chandra X-ray Observatory Center)Vật chất suy biến là những dạng vật chất có mật độ hay tỷ trọng cao một bí quyết bất thường.Các hạt được khẳng định là ngưng tụ theo lý thuyết của Bose với Einstein (BEC) được điện thoại tư vấn là “boson” và hiện được đánh giá là 1 phần cơ phiên bản của trang bị chất. Nhưng còn có một một số loại hạt lượng tử khác: fermion, được lấy tên theo nhà đồ gia dụng lý tín đồ Ý Enrico Fermi. Theo nguyên lý thải trừ Pauli, những fermion không thể chiếm cùng một trạng thái lượng tử vào một hệ lượng tử và một lúc.Với một hành tinh nặng như khía cạnh Trời, lực lôi cuốn tại trung ương của nó khủng đến mức to hơn cả những liên kết hóa trị của vật hóa học của nó. Nó đã kéo các vật hóa học của nó về trung ương và nghiền nát các vật chất này, mạnh dạn đến nỗi xảy các phản ứng hạt nhân, dẫn cho hành tinh tăng cao lên và tỏa sáng như một ngôi sao 5 cánh mới. Sức nóng lượng từ các phản ứng hạt nhân này tạo ra một áp suất cùng thổi phồng thế giới này, giúp cân bằng lại lực cuốn hút tại chổ chính giữa của nó.Khi ngôi sao sáng đã đốt hết vật chất làm nhiên liệu cho những phản ứng hạt nhân, ánh sáng của nó bớt dần, dẫn cho áp suất cân bằng lực hấp dẫn không còn được bảo trì nữa. Ngôi sao bước đầu sụp đổ, thu hẹp và đổi thay một ngôi sao 5 cánh lùn trắng.Khi kia lực lôi kéo sẽ hút các vật hóa học ở bao bọc về phía vai trung phong của nó, khiến cho thể tích của chính nó càng ngày càng bé dại hơn, làm cho các electron và proton bị chèn lấn và ngày càng gần nhau hơn. Theo nguyên lý vứt bỏ Pauli, những fermion cấp thiết ở và một chỗ, bởi vậy chúng đề xuất chuyển sang các trạng thái năng lượng cao hơn.
Quá trình biến đổi đó, tạo ra vật chất suy biến chuyển (degenerate matter) hay còn được gọi là vật hóa học thoái hóa. Sự tồn tại của nguyên lý đào thải Pauli cũng để cho các phân tử fermion chỉ có thể bị chèn ép đến một mức độ nhất định, và khi ấy chúng có thể bán ra ngoài với cùng một lực, chính xác hơn là 1 trong những áp suất đủ to gan để hạn chế lại lực hấp dẫn, và dừng lại sự teo rút của ngôi sao lùn.Lúc này, các sao lùn trắng có cân nặng trong khoảng từ là 1 nửa cho đến 1,4 lần trọng lượng Mặt Trời (gấp khoảng chừng 160.000 cho 460.000 lần khối lượng Trái Đất). Bọn chúng bị ép vào một không khí có kích thước bằng Trái Đất, khiến cho chúng quánh hơn khoảng tầm 1000 lần so với nhân tố chì! Lực hấp dẫn tại mặt phẳng của chúng bạo dạn hơn khoảng tầm nửa triệu lần so với lực hấp dẫn chúng ta cảm nhận ra trên Trái Đất.Vật hóa học thoái hóa được cho phép các ngôi sao 5 cánh đặc như sao lùn white tồn tại. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng nó là 1 chất dẫn nhiệt sát như tuyệt vời và hoàn hảo nhất và có khả năng chống lại các quy luật tự nhiên và thoải mái của lực hấp dẫn. Đây là một trạng thái đồ gia dụng chất khác hẳn với những trạng thái vật hóa học mà bọn họ biết hiện nay.Vậy điều tiếp theo sau của một sao lùn white là gì? Nếu trọng lượng của sao lùn trắng thường xuyên tăng lên (nhờ việc hút các vật chất khác sinh sống các ngôi sao lân cận), lực lôi cuốn của nó sẽ thắng lợi áp suất của những vật chất suy đổi mới tạo vì chưng electron cùng proton. Những electron cùng proton sẽ ảnh hưởng hút về phía trung ương của ngôi sao 5 cánh và bị nghiền nát vào với nhau và tạo nên các neutron. Ngôi sao 5 cánh lùn trắng lúc đó sẽ trở thành ngôi sao 5 cánh neutron, kích cỡ của nó chỉ bằng quả ước có đường kính từ 8 cho 24 km. Lúc này, vật hóa học suy biến làm cho ngôi sao neutron có độ đậm đặc gấp 100 000 000 000 000 (100 ngàn tỷ đồng lần) cân nặng riêng của chì.Nếu khối lượng của sao neutron thường xuyên tăng lên, nó sẽ hút hết những neutron vào trong với nghiền nát chúng. Lúc này, ngôi sao sáng sẽ trở một lỗ đen. Toàn bộ vật chất, ánh sáng có khả năng sẽ bị hút vào một điểm duy nhất. Đây cũng chính là hiểu biết cực hạn của đồ vật lý học hiện nay nay.Theo popularmechanics.comThiện chổ chính giữa biên dịch cùng hiệu đính(Còn tiếp phần 2)