وضعیت ماده در مقابل فاز ماده
در فیزیک، چیزی که دارای جرم استراحت است را می توان به عنوان یک ماده در نظر گرفت. این یک ماده در جهان است. این می تواند کوچکترین ذرات با جرم یا بزرگترین ستاره های جهان باشد. موضوعی که ما نگران آن هستیم که فقط از 4.6 درصد جهان تشکیل شده است و بقیه جرم به اشکالی غیرقابل کشف است.
مانند انرژی، ماده نیز می تواند به اشکال مختلف وجود داشته باشد. این اشکال به عنوان حالت های ماده شناخته می شوند. در یک حالت ماده، اتم ها و مولکول ها می توانند پیکربندی های مختلفی داشته باشند. اینها به عنوان فاز شناخته می شوند.
فاز ماده چیست؟
قسمت همگن یک سیستم ناهمگن که با یک مرز قابل تشخیص جدا شده است به عنوان فاز شناخته می شود. به طور کلی به حجمی در فضا اطلاق می شود که در آن تمام خواص ماده یکنواخت و خواص فیزیکی متمایز هستند.
برای مثال، وقتی آب در حال جوشیدن است، داخل کتری آب را در نظر بگیرید. آب (مایع) قسمت پایین کتری را اشغال می کند و توسط دیواره های کتری و سطح بالایی آب از هم جدا می شود. و در سراسر این منطقه خواص شیمیایی و فیزیکی یکنواخت است. درست بالای سطح آب، منطقه با بخار و مخلوط هوا پر شده است. در این منطقه نیز دیواره های کتری و سطح آب مرز قابل تشخیصی ایجاد می کند و می توان خواص در سراسر منطقه را یکنواخت دانست. در این حالت، آب جوش یک فاز و مخلوط هوای بخار یک فاز است. بنابراین این سیستم را می توان یک سیستم دو فاز در نظر گرفت. آب و بنزین را در یک بطری شفاف ریخته شده در نظر بگیرید. این نیز یک سیستم دو فاز است که در آن دو مایع به وضوح با یک حاشیه از هم جدا می شوند.
بررسی فازهای ماده در تعیین خواص فیزیکی یک ماده پس از تبدیل ها مهم است. در طول فرآیندها، انتقال فاز می تواند رخ دهد، و انتقال می تواند با نمودار فاز نمایش داده شود. نمودار فاز نموداری است که نشان می دهد چگونه فازهای متمایز می توانند در شرایط مختلف تعادل رخ دهند. هنگامی که ترکیب یک سیستم چند فاز بدون تغییر باقی می ماند، گفته می شود که در تعادل فاز است.
وضعیت ماده چیست؟
اشكال متمايزى كه ماده در مراحل مختلف مى تواند بگيرد به عنوان حالت ماده در نظر گرفته مى شود. سه حالت کلاسیک ماده جامد، مایع و گاز هستند.
در جامدات و مایعات، نیروهای بین مولکولی قوی هستند و به عنوان حالت های متراکم در نظر گرفته می شوند. جامدات قوی ترین نیروهای بین مولکولی را دارند. بنابراین، سازه توسط این نیروها محکم به هم چسبیده است. بنابراین، شکل یک جامد بدون تغییر است.
در مایعات، نیروهای بین مولکولی نسبتا ضعیف هستند. بنابراین، آنها به طور متوسط در کنار هم نگه داشته می شوند.و مولکول‌ها می‌توانند از کنار هم بگذرند، اما نیروها به اندازه‌ای قوی هستند که نگذارند فرار کنند. در گازها، نیروهای بین مولکولی در سطحی ضعیف هستند که خیلی کم در کنار هم نگه داشته می شوند. و آنها می توانند از کنار یکدیگر بگذرند و حجمی که در آن قرار داده شده اند را کاملاً اشغال کنند.
مواد بسته به سطح انرژی درونی و دما تغییر حالت می دهد که نشانگر انرژی درونی است. در دمای بالاتر، ارتعاشات موجود در مولکول ها قوی است که با نیروهای بین مولکولی برای رها شدن از پیوندها رقابت می کنند. در جامدات، انرژی درونی کمتر است و وقتی انرژی داخلی در یک سطح خاص افزایش یابد، پیوندها شل می‌شوند و یخ جامد مایع می‌شود. با افزایش بیشتر انرژی/دمای داخلی، مایع به گاز تبدیل می‌شود.
پلاسما همچنین به عنوان یک حالت فیزیکی ماده در نظر گرفته می شود که در آن الکترون های گاز از بین می روند و الکترون و هسته هر دو در سطوح انرژی بسیار بالایی قرار دارند.بیشتر ماده در عالم به این شکل است; در ابرهای وسیع بین ستاره ها که ابرهای بین ستاره ای نامیده می شوند و در ستارگان، جایی که گرمای تولید شده آنها را به پلاسما تبدیل می کند.
کریستال های شیشه و مایع نیز در فیزیک به عنوان حالت های جداگانه در نظر گرفته می شوند. و در دماهای بسیار پایین، ماده حالت های مختلفی را به صورت ابر سیال و چگالش بوز-انیشتین تشکیل می دهد. در موارد شدید، سیاهچاله ها نیز به عنوان حالت دیگری از ماده در نظر گرفته می شوند که ما از خواص فیزیکی دقیق آن اطلاعی نداریم.
تفاوت بین حالت ماده و فاز ماده چیست؟
• فاز ناحیه ای با خواص شیمیایی و فیزیکی یکنواخت است و با مرزهای قابل تشخیص از هم جدا می شود.
• حالات ماده اشکالی هستند که در آنها مراحل مختلف می توانند وجود داشته باشند. جامد، مایع و گاز رایج ترین حالت های ماده روی زمین هستند.
• در یک حالت ماده، اشکال بسیاری از فازها می توانند وجود داشته باشند. به عنوان مثال بطری با بنزین و آب را در نظر بگیرید. هر دو در حالت مایع هستند، اما در فازهای مختلف. همین مفهوم را می توان در مورد جامدات نیز به کار برد، اگرچه گازها تمایل دارند این را نقض کنند، اما نه به صراحت.
