Բացել գլխավոր ցանկը

Բովանդակություն

Ագրեգատային վիճակԽմբագրել

 
Նյութի չորս հիմնական ագրեգատային վիճակները. Վերևի ձախ անկյունից ժամսլաքի ուղղությամբ դասավորված են պինդ, հեղուկ, պլազմա և գազ վիճակները՝ համապատասխանաբար ներկայացված սառցե քանդակի, ջրի կաթիլի, Տեսլայի տրանսֆորմատորի Էլեկտրական աղեղի և ամպերի շուրջը օդի տեսքով։


Ֆիզիկայում նյութի ագրեգատային վիճակը այն կայուն ձևերից է, որում կարող է գտնվել նյութը։ Չորս հիմնական ձևերը՝ պինդ, հեղուկ, պլազմա և գազային, ամենօրյա կյանքում դիտարկելի են։ Գոյություն ունեն շատ այլ վիճակներ, ինչպիսիք են ապակին, [[Հեղուկ բյուրեղներ|հեղուկ բյուրեղը, և միայն որոշները առաջանում են էքստրեմալ պայմաններում՝ Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսա, այլասերված նեյտրոնային գազ, Քվարկ-գլյուոնային պլազմա, համապատասծանաբար ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճաններում, էքստրեմալ խտությունների և բարձր էներգիայի դեպքում։ Որոշ այլ ագրեգատային վիճակների գոյությունը տեսականորեն կանխատեսված է, բայց փորձնականորեն հայտնաբերված չեն։ Նյութի առտառոց ագրեգատային վիճակների ամբողջական ցուցակը տես՝ list of states of matter։

Պատմականորեն, ագրեգատային վիճակների բաժանումը կատարվել է ըստ նյութի որակական հատկությունների տարբերության։ Պինդ վիճակում գտնվող մարմինը պահպանում է ֆիքսված ծավալ, որը պայմանավորված է իր բաղկացուցիչ մասնիկների՝ (ատոմների, մոլեկուլների և իոնների) ֆիքսված դիրքով և նրանց միջև եղած համեմատաբար փոքր տարածությամբ։ Հեղուկ վիճակում նյութը պահպանում է ֆիքսված ծավալ, բայց կարող է ունենալ տարբեր ձևեր՝ ընդունելով տարայինը: Նրա մասնիկները շատ մոտ են իրար, բայց կարող են ազատորեն շարժվել: Գազային վիճակում գտնվող մարմինը ունի և՛ փոփոխվող ծավալ, և՛ ձև, ընդունելով տարայի ձևը: Նրա մասնիկները իրար մոտ չեն և գտնվում են անդադար քաոսի մեջ: Պլազմային վիճակում գտնվող մարմինը ունի փոփոխվող ծավալ և ձև, ինչպես նաև չեզոք ատոմներ: Այն պարունակում է զգալի թվով իոններ և էլեկտրոններ, որոնք կարող են ազատորեն շրջապտույտ կատարել:

Ֆազա կամ փուլ տերմինը երբեմն օգտագործվում է ինչպես նյութի վիճակ կամ ագրեգատային վիճակ արտահայտությունների հոմանիշ, բայց միևնույն ագրեգատային վիճակը կարող է ունենալ տարբեր փուլերphase:

Ներքևի աղյուսակում նշված են պինդ, հեղուկ, գազային վիճակների բնորոշ հատկությունները.

Ծավալ Ձև Սեղմելիություն Խտություն Մասնիկների շարժման բնույթ Դիֆուզիա
Գազեր համընկնում է անոթի ծավալին ընդունում է անոթի ձևը մեծ փոքր քաոսային կա
Հեղուկներ որոշակի զբաղեցնում է անոթի ծավալը ամբողջովին կամ մասնակիորեն փոքր համեմատաբար մեծ քաոսային կա
Պինդ նյութեր որոշակի մարմինն ունի որոշակի ձև գործնականում բացակայում է մեծ ոչ քաոսային չկա

Պինդ և հեղուկ վիճակներում նյութը կազմող մասնիկները (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ) իրար մոտ են, միջմասնիկային հեռավորությունները համաչափելի են մասնիկների բուն չափերին։ Այդ պատճառով նշված վիճակները կոչվում են նյութի կոնդենսացված (խտացված) վիճակ։ Այստեղ միջմասնիկային փոխազդեցության ուժերը հատկապես ատոմային և իոնային կառուցվածքով նյութերում չափազանց մեծ են, և սա ևս պայմանավորում է նշված վիճակների որոշ հատկությունների նմանությունը։ Գազային վիճակում տասնապատիկ ավելի մեծ են միջմոլեկուլային հեռավորությունները, և, ընդհակառակը, չափազանց թույլ են միջմասնիկային փոխազդեցությունները, այդ պատճառով նշված վիճակը էականորեն տարբերվում է հեղուկ և պինդ վիճակներից։ Նյութը և մարմինը նկարագրող կարևորագույն ֆիզիկական հատկություններ են սեփական ծավալը, ձևը, սեղմելիությունը, խտությունը, մասնիկների շարժման բնույթը, դիֆուզիան և այլն։

Չորս հիմնական վիճակներըԽմբագրել

ՊինդԽմբագրել

 
Պինդ բյուրեղ: Ստրոնցիումի և Տիտանի օքսիդի (քիմիական բանաձևը SrTiO3) ատոմային լուծման պատկերը]. Բաց գույնի են Ստրոնցիումի ատոմները, իսկ մուգերը՝ Տիտանինն են:

Պինդ վիճակում նյութի բաղկացուցիչ մասնիկները՝ (իոնները, ատոմները կամ մոլեկուլները) իրար շատ մոտ են դասավորված։ Մասնիկների միջև ձգողության ուժերը այնքան ուժեղ են, որ նյութի մոլեկուլները չեն կարող ազատորեն շարժվել, այլ միայն տատանվել։ Սրա արդյունքում պինդ մարմինը ունի կայուն, որոշակի ձև և ծավալ։ Այն կարող է փոխել իր ձևը, եթե ուժ գործադրվի (օրինակ եթե մարմինը կոտրեն կամ կտրեն)։

Պինդ բյուրեղ վիճակում գտնվող մարմնի մասնիկների (իոնները, ատոմները կամ մոլեկուլները) դասավորությունը միմյանց նկատմամբ ստեղծում է տարածական կարգավորված ցանց։ Գոյություն ունեն բազմաթիվ բյուրեղային կառույցներ, որոնք կարող են ունենալ ավելի քան մի կառուցվածք (կամ պինդ վիճակ)։ Օրինակ երկաթն ունի Խորանարդային ծավալակենտրոն ցանցիկառուցվածք 912°C ցածր ջերմաստիճաններում, և խորանարդային նիստակենտրոն կառուցվածք 912 և 1394°C ջերմաստիճանների միջև։ Սառույցը ունի տասնհինգ բյուրեղային հայտնի կառուցվածք (կամ պինդ վիճակ) տարբեր ջերմաստիճաններում և ճնշումներում։[1]Ապակին և այլ ոչ բյուրեղային, անձև նյութերը կայուն ձևեր չեն, չունեն ջերմային հավասարակշռություն, հետևաբար չեն դասվում ագրեգատային վիճակների շարքին։ Պինդ նյութերը կարող են փոխակերպվել հեղուկների հալման, և հեղուկները կարող են փոխակերպվել պինդ նյութերի սառեցման միջոցով։ Պինդերը կարող են նաև ուղղակիորեն փոխակերպվել գազի ցնդելու գործընթացի արդյունքում, և գազերը՝ պինդ մարմնի դեսուբլիմացիայի արդյունքում։

LiquidԽմբագրել

 
Structure of a classical monatomic liquid. Atoms have many nearest neighbors in contact, yet no long-range order is present.

A liquid is a nearly incompressible fluid that conforms to the shape of its container but retains a (nearly) constant volume independent of pressure. The volume is definite if the temperature and pressure are constant. When a solid is heated above its melting point, it becomes liquid, given that the pressure is higher than the triple point of the substance. Intermolecular (or interatomic or interionic) forces are still important, but the molecules have enough energy to move relative to each other and the structure is mobile. This means that the shape of a liquid is not definite but is determined by its container. The volume is usually greater than that of the corresponding solid, the best known exception being water, H2O. The highest temperature at which a given liquid can exist is its critical temperature.[2]

ԳազԽմբագրել

 
Գազի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը շատ մեծ է։ Մոլեկուլների միջև կապերը շատ թույլ են կամ բացակայում են։ Այս պատճառով դրանք կարող են ազատ և արագ շարժվել։

Գազը սեղմելի է։ Այն ընդարձակվում է իր տարայի ողջ ծավալով։ Գազում մոլեկույները ունեն բավական կինետիկ էներգիա, միջմոլեկուլային ուժերը փոքր են (կամ զրոյական են իդեալական գազի համար) և հարևան մոլեկուլների միջև տիպիկ հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան մոլեկուլների չափերը։ Գազը չունի որոշակի ձև կամ ծավալ, այն ընդգրկում է ողջ տարան,որի մեջ գտնվում է։ Հեղուկը կարող է փոխակերպվել գազի տաքացնելու միջոցով հաստատուն ճնշման տակ եռման փուլում կամ էլ կրճատելով ճնշումը հաստատուն ջերմաստիճանում։

Հեղուկ-գոլորշի թերմոդինամիկական վիճակի երկֆազ հավասարակշռության կրիտիկական կետից ցածր ջերմաստիճանում գազը նաև կոչվում է գոլորշի և այն կարող է հեղուկացվել սեղմելու միջոցով առանց սառեցման։ Գոլորշին կարող է 


A vapor can exist in equilibrium with a liquid (or solid), in which case the gas pressure equals the vapor pressure of the liquid (or solid).

A supercritical fluid (SCF) is a gas whose temperature and pressure are above the critical temperature and critical pressure respectively. In this state, the distinction between liquid and gas disappears. A supercritical fluid has the physical properties of a gas, but its high density confers solvent properties in some cases, which leads to useful applications. For example, supercritical carbon dioxide is used to extract caffeine in the manufacture of decaffeinated coffee.[3]

PlasmaԽմբագրել

 
In a plasma, electrons are ripped away from their nuclei, forming an electron "sea". This gives it the ability to conduct electricity.

Like a gas, plasma does not have definite shape or volume. Unlike gases, plasmas are electrically conductive, produce magnetic fields and electric currents, and respond strongly to electromagnetic forces. Positively charged nuclei swim in a "sea" of freely-moving disassociated electrons, similar to the way such charges exist in conductive metal, where this electron "sea" allows matter in the plasma state to conduct electricity.

A gas is usually converted to a plasma in one of two ways. e.g. Either from a huge voltage difference between two points, or by exposing it to extremely high temperatures. Heating matter to high temperatures causes electrons to leave the atoms, resulting in the presence of free electrons. This creates a so-called partially ionised plasma. At very high temperatures, such as those present in stars, it is assumed that essentially all electrons are "free", and that a very high-energy plasma is essentially bare nuclei swimming in a sea of electrons. This forms the so-called fully ionised plasma.

The plasma state is often misunderstood, and although not freely existing under normal conditions on Earth, it is quite commonly generated by either lightning, electric sparks, fluorescent lights, neon lights or in plasma televisions. Also plasma appears in some types of flame, the Sun's corona, and stars are all examples of illuminated matter in the plasma state.

Phase transitionsԽմբագրել

  1. M.A. Wahab (2005)։ Solid State Physics: Structure and Properties of Materials։ Alpha Science։ էջեր 1–3։ ISBN 978-1-84265-218-3 
  2. F. White (2003)։ Fluid Mechanics։ McGraw-Hill։ էջ 4։ ISBN 978-0-07-240217-9 
  3. G. Turrell (1997)։ Gas Dynamics: Theory and Applications։ John Wiley & Sons։ էջեր 3–5։ ISBN 978-0-471-97573-1