물질은 우주를 구성하는 "물질"입니다. 우주를 차지하고 질량을 갖는 모든 것이 중요합니다.
모든 물질은 원자로 구성되며, 차례로 양자, 중성자 및 전자로 구성됩니다.
Washington State University에 따르면 원자는 모든 종류의 물질에 대한 빌딩 블록 인 분자를 형성합니다. 원자와 분자는 화학 에너지 라 불리는 일종의 포텐셜 에너지에 의해 함께 유지됩니다. 운동 에너지 (운동 에너지)와 달리, 잠재적 에너지는 물체에 저장된 에너지입니다.
물질의 5 단계
물질의 네 가지 자연 상태가 있습니다 : 고체, 액체, 가스 및 플라즈마. 다섯 번째 상태는 인공 Bose-Einstein 응축 물입니다.
고체
고체에서는 입자가 단단히 밀착되어 많이 움직이지 않습니다. 각 원자의 전자는 끊임없이 움직이므로 원자는 작은 진동을 갖지만 위치에 고정됩니다. 이로 인해, 고체 입자는 운동 에너지가 매우 낮습니다.
고형물은 질량과 부피는 물론 명확한 모양을 가지고 있으며, 배치 된 용기의 모양과 일치하지 않습니다. 고체는 또한 밀도가 높기 때문에 입자가 단단히 포장되어 있습니다.
액체
액체에서, 입자는 고체에서보다 느슨하게 패킹되고 서로를 흐르게하여 액체가 무한한 모양을 갖게한다. 따라서 액체는 용기의 모양과 일치합니다.
고형물과 마찬가지로 액체 (대부분 고형물보다 밀도가 낮음)는 압축하기가 매우 어렵습니다.
가스
가스에서 입자들은 그들 사이에 많은 공간을 가지고 있으며 운동 에너지가 높습니다. 가스는 명확한 모양이나 부피가 없습니다. 확실하지 않으면 가스 입자가 무한대로 퍼집니다. 밀폐 된 경우 가스가 용기를 채우도록 팽창합니다. 용기의 부피를 감소시켜 가스를 가압하면 입자 사이의 공간이 줄어들고 가스가 압축됩니다.
혈장
제퍼슨 연구소에 따르면 플라즈마는 지구상에서 가장 일반적인 물질 상태는 아니지만 우주에서 가장 일반적인 물질 상태 일 수 있습니다. 별은 본질적으로 과열 된 플라즈마 공입니다.
플라즈마는 운동 에너지가 매우 높은 고 충전 입자로 구성됩니다. 귀금속 (헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논 및 라돈)은 종종 전기를 사용하여 플라즈마 상태로 이온화하여 빛나는 신호를 만드는 데 사용됩니다.
보스-아인슈타인 응축액
Bose-Einstein condensate (BEC)는 1995 년 과학자들이 만들었습니다. 콜로라도 보울 더에있는 실험실 천체 물리학 연구소 (JILA)의 과학자 인 Eric Cornell과 Carl Weiman은 레이저와 자석의 조합을 사용하여 루비듐 샘플을 냉각했습니다. 절대 영도의 몇도 내에서. 이 매우 낮은 온도에서 분자 운동은 정지에 매우 가깝습니다. 하나의 원자에서 다른 원자로 전달되는 운동 에너지가 거의 없기 때문에 원자들은 서로 뭉치기 시작합니다. 더 이상 수천 개의 별개의 원자가 없으며 단지 하나의 "슈퍼 원자"입니다.
BEC는 거시적 차원에서 양자 역학을 연구하는 데 사용됩니다. 과학자들이 입자 / 파 역설을 연구 할 수 있도록 BEC를 통과 할 때 빛이 느려지는 것처럼 보입니다. BEC는 또한 초 유체 또는 마찰없이 흐르는 유체의 많은 특성을 가지고 있습니다. BEC는 블랙홀에 존재할 수있는 조건을 시뮬레이션하는 데에도 사용됩니다.
단계를 겪고
물질에서 에너지를 추가하거나 제거하면 물질이 한 상태에서 다른 상태로 이동할 때 물리적 변화가 발생합니다. 예를 들어 액체 물에 열 에너지 (열)를 추가하면 증기 나 증기 (가스)가됩니다. 액체 물에서 에너지를 제거하면 얼음이됩니다 (고체). 신체적 변화는 운동과 압력으로 인해 발생할 수도 있습니다.
녹고 얼기
고체에 열이 가해지면 입자가 더 빨리 진동하기 시작하고 멀어집니다. 물질이 온도와 압력의 특정 조합 인 융점에 도달하면 고체가 녹기 시작하여 액체로 변합니다.
고체 및 액체와 같은 두 가지 상태의 상태가 평형 온도 및 압력에있을 때, 시스템에 추가 된 열로 인해 전체 샘플이 동일한 물리적 상태에 도달 할 때까지 물질의 전체 온도가 상승하지 않습니다. 예를 들어, 얼음을 물 한 잔에 넣고 실온에서 방치하면 얼음과 물은 결국 같은 온도가됩니다. 얼음이 물에서 나오는 열로 녹 으면서 얼음 덩어리가 완전히 녹을 때까지 계속 섭씨 0도를 유지합니다.
액체에서 열이 제거되면 입자가 느려지고 물질 내 한 위치에 침전되기 시작합니다. 물질이 특정 압력, 어는점에서 충분한 온도에 도달하면 액체가 고체가됩니다.
대부분의 액체는 얼면서 수축합니다. 그러나 물이 얼음으로 얼면 물이 팽창하여 분자가 더 멀리 밀려 들어가 밀도가 낮아져 얼음이 물 위에 떠 있습니다.
물에 소금과 같은 물질을 추가하면 녹는 점과 어는점을 모두 바꿀 수 있습니다. 예를 들어, 눈에 소금을 추가하면 도로에서 물이 얼어 붙는 온도가 낮아져 운전자에게 더 안전합니다.
고형물, 액체 및 기체가 모두 동시에 존재하는 삼중점으로 알려진 점도 있습니다. 예를 들어, 물은 273.16 켈빈 온도와 611.2 파스칼 압력에서 세 상태 모두에 존재합니다.
승화
액체상을 거치지 않고 고체가 기체로 직접 전환 될 때, 프로세스는 승화로 알려져있다. 이는 샘플의 온도가 끓는점 이상으로 급격히 증가하거나 (플래시 기화) 물질이 진공 상태에서 냉각되어 물질이 "동결 건조"되어 물질의 물이 승화되어 제거 될 때 발생할 수 있습니다. 샘플. 몇몇 휘발성 물질은 냉동 이산화탄소 또는 드라이 아이스와 같은 실온 및 압력에서 승화 될 것이다.
증발
증발은 액체를 기체로 전환하는 것으로 증발 또는 비등을 통해 발생할 수 있습니다.
액체 입자는 일정한 운동을하기 때문에 종종 서로 충돌합니다. 각각의 충돌은 또한 에너지가 전달되게하고, 충분한 에너지가 표면 근처의 입자로 전달 될 때, 유리 가스 입자로서 샘플로부터 완전히 떨어질 수있다. 액체는 증발하면서 표면 분자로 전달 된 에너지가 빠져 나가기 때문에 증발하면서 냉각됩니다.
액체가 충분한 열을 액체에 첨가하면 증기 기포가 표면 아래에 형성 될 때 액체가 끓습니다. 이 비점은 액체가 기체가되는 온도와 압력입니다.
결로 및 증착
응축은 가스가 에너지를 잃고 액체를 형성하기 위해 모일 때 발생합니다. 예를 들어, 수증기는 액체 물로 응축됩니다.
증착은 기체가 액체상을 거치지 않고 고체로 직접 변환 될 때 발생합니다. 풀잎과 같은 고체에 닿은 공기가 나머지 공기보다 차가 우면 수증기가 얼음이나 서리가됩니다.
