Solido, liquido, gas ... quelli sono gli stati della materia che conosciamo a fondo, ma cosa rende lo stato della materia? E ci sono altri stati della materia?
Poiché le persone hanno inizialmente fatto distinzioni tra loro, gli stati della materia sono stati definiti da come la materia si è comportata, alla rinfusa; così un solido aveva una forma (e volume) fissa, un liquido un volume fisso (ma cambiava forma per adattarsi al contenitore in cui si trovava) e un gas si espandeva per riempire il suo contenitore. Quando ci siamo resi conto che la materia è composta da atomi (e molecole), gli stati della materia si sono distinti per come si sono comportate le molecole (o atomi, in un elemento): nei solidi sono entrambi vicini e in una disposizione fissa (ad es. cristalli), nei liquidi vicini ma la disposizione non è fissa e nei gas non vicini (quindi nessuna disposizione particolare).
Ma per quanto riguarda il plasma? Sorta come un gas - così come riempie qualsiasi contenitore in cui si trova, è un gas - ma non (gli ioni e gli elettroni interagiscono in modi completamente diversi, in un plasma, rispetto alle molecole (o atomi) in un solido, liquido o gas ). Quindi, il plasma è il quarto stato della materia.
Le cose sono diventate un po 'più complicate quando gli scienziati hanno studiato la materia più attentamente.
Ad esempio, se si riscalda l'acqua in un contenitore forte, ma trasparente, al di sopra di una certa temperatura (e pressione) - chiamata temperatura critica (pressione critica) - gli stati di liquido e gas diventano uno ... l'acqua è ora un fluido supercritico ( potresti averlo visto dimostrato, forse in una lezione di chimica, anche se probabilmente non con l'acqua!).
Poi c'è la distinzione tra cristalli (stato cristallino) e vetri (stato vetroso); entrambi sembrano molto solidi, ma la disposizione delle molecole in un bicchiere è più simile a quella delle molecole in un liquido rispetto a quelle in un cristallo ... e gli occhiali possono fluire, proprio come i liquidi, se lasciati per un tempo abbastanza lungo.
Esiste un "quinto stato della materia"? Sì! Un condensato di Bose-Einstein (BEC) ... che è come un gas, tranne per il fatto che gli atomi costituenti sono tutti (o principalmente) nello stato quantico più basso possibile ... quindi un BEC ha proprietà di massa piuttosto diverse da quelle di qualsiasi altro stato della materia (quantico il comportamento diventa macroscopico).
In astrofisica, ci sono alcuni stati esotici della materia; per esempio, nelle stelle bianche nane alla materia viene impedita l'ulteriore collasso (gravitazionale) a causa della pressione della degenerazione elettronica; lo stesso genere di cose accade nelle stelle di neutroni, tranne che per la sua pressione di degenerazione dei neutroni (potrebbe esserci anche uno stato ancora più estremo della materia, sostenuto dalla pressione di degenerazione dei quark!). C'è anche una controparte dei plasmi ordinari: plasma di quark-gluone (in un plasma ordinario fatto di idrogeno gli atomi sono spezzati in elettroni e protoni; in un plasma di quark-gluone i protoni e i neutroni si "fondono" nei loro quark e gluoni costituenti).
Ci sono storie di Space Magazine correlate? Sicuro! Ad esempio: Dimentica le stelle di neutroni, le stelle di quark possono essere i corpi più densi nell'universo, il raggio di Schwarzschild e il razzo Magnetoplasma di prossima generazione potrebbero essere testati sulla stazione spaziale.
Gli stati della materia, compresi alcuni esotici, sono qualcosa che troverai discusso nel cast di Astronomia; per esempio questo Show Domande.
fonti:
Wikipedia
Università di Purdue
Università di New York
Wikipedia: condensa di Bose-Einstein
