Każda zmiana stanu materii wiąże się z metamorfozami temperatury, ciśnienia. Jedna substancja może być reprezentowana w następujących stanach skupienia: stały, ciekły, gazowy.
Zauważ, że w miarę postępu przemiany nie obserwuje się zmian w składzie substancji. Przejściu substancji ze stanu ciekłego do stanu stałego towarzyszy jedynie zmiana sił oddziaływań międzycząsteczkowych, rozmieszczenie cząsteczek. Transformacja z jednego stanu do drugiego nazywana jest przejściem fazowym.
Topienie
Ten proces polega na przekształceniu ciała stałego w ciecz. Do jego realizacji potrzebna jest podwyższona temperatura.
Na przykład taki stan skupienia można zaobserwować w przyrodzie. Fizyka z łatwością wyjaśnia proces topnienia płatków śniegu pod działaniem wiosennych promieni. Małe kryształki lodu, które są częścią śniegu, po ogrzaniu powietrza do zera zaczynają się zapadać. Topienie następuje stopniowo. Po pierwsze, lód pochłania energię cieplną. Wraz ze zmianą temperatury następuje całkowita przemiana lodu w ciekłą wodę.
Towarzyszy temu znaczny wzrost prędkości cząstek, energii cieplnej, wzrostenergia wewnętrzna.
Po osiągnięciu wskaźnika, zwanego temperaturą topnienia, następuje przerwa w strukturze ciała stałego. Cząsteczki mają więcej swobody, „skaczą”, zajmując różne pozycje. Stopiona substancja ma więcej energii niż ciało stałe.
Temperatura utwardzania
Przejście substancji ze stanu ciekłego do stanu stałego odbywa się przy określonej wartości temperatury. Jeśli ciepło zostanie usunięte z ciała, wtedy zamarza (krystalizuje).
Temperatura utwardzania jest uważana za jedną z najważniejszych cech.
Krystalizacja
Przejście substancji ze stanu ciekłego do stanu stałego nazywa się krystalizacją. Gdy przenoszenie ciepła do cieczy ustaje, temperatura spada do określonej wartości. Przejście fazowe substancji ze stanu ciekłego do stanu stałego w fizyce nazywa się krystalizacją. Rozważając substancję niezawierającą zanieczyszczeń, temperatura topnienia odpowiada wskaźnikowi krystalizacji.
Oba procesy przebiegają stopniowo. Procesowi krystalizacji towarzyszy spadek średniej energii kinetycznej cząsteczek zawartych w cieczy. Wzrastają siły przyciągania, dzięki którym cząstki są utrzymywane w ścisłym porządku, nieodłącznie związane z ciałami stałymi. Gdy cząstki uzyskają uporządkowany układ, utworzy się kryształ.
Stan skupienia to fizyczna forma substancji, przedstawiona w określonymzakres ciśnień i temperatur. Charakteryzuje się właściwościami ilościowymi, które zmieniają się w wybranych przedziałach czasowych:
- zdolność substancji do zmiany kształtu i objętości;
- brak (obecność) rzędu dalekiego lub krótkiego zasięgu.
Proces krystalizacji jest powiązany z entropią, swobodną energią, gęstością i innymi wielkościami fizycznymi.
Oprócz cieczy, ciał stałych, form gazowych, uwalniany jest inny stan skupienia - plazma. Gazy mogą do niego przedostać się w przypadku wzrostu temperatury przy stałym ciśnieniu.
Granice między różnymi stanami materii nie zawsze są ścisłe. Fizyka potwierdziła istnienie ciał amorficznych zdolnych do utrzymania struktury cieczy o małej płynności. Ciekłe kryształy mają zdolność polaryzacji przechodzącego przez nie promieniowania elektromagnetycznego.
Wniosek
W celu opisania różnych stanów w fizyce używana jest definicja fazy termodynamicznej. Zjawiska krytyczne to stany opisujące przemianę jednej fazy w drugą. Ciała stałe wyróżniają się zachowaniem swojej przeciętnej pozycji przez długi czas. Dokonują niewielkich oscylacji (o minimalnej amplitudzie) wokół pozycji równowagi. Kryształy mają określony kształt, który zmieni się, gdy przejdzie w stan ciekły. Informacje o temperaturach wrzenia (topnienia) pozwalają fizykom na wykorzystanie przejść z jednego stanu skupienia do drugiego dopraktyczne cele.
