Los objetos se pueden dividir en sólidos, líquidos, gases y ¿qué más?
La clasificación de los objetos es la siguiente
1. Estado sólido
Estrictamente hablando, el físico. El estado sólido debería llamarse ""Estado cristalino" es el estado que tienen todo tipo de cristales. El cristal más común es la sal de mesa (la composición química es cloruro de sodio y el símbolo químico es NaCl). Si observas un grano de sal (preferiblemente sal kosher), verás que está formado por muchos cristales cúbicos. Si vas al Museo Geológico, también podrás ver muchos cristales regulares de diferentes colores y formas, que son muy hermosos. La materia sólida se caracteriza por un cierto volumen y forma geométrica, propiedades físicas que pueden ser diferentes en diferentes direcciones (llamada "anisotropía") y un cierto punto de fusión, lo que significa que la temperatura permanece constante al fundirse.
En los sólidos, la disposición de las moléculas o átomos es regular y periódica, al igual que cuando hacemos ejercicios colectivamente, la disposición de las moléculas o átomos es equidistante. Cada uno se mueve en una determinada posición, al igual que cada molécula o átomo vibra en su propia posición fija. A esta estructura cristalina la llamamos estructura de "red espacial".
2. Líquido
El líquido es un fluido y adoptará la forma correspondiente sin importar en qué recipiente se coloque. Además, a diferencia de los sólidos, los líquidos son "isotrópicos" (tienen las mismas propiedades físicas en diferentes direcciones). Esto se debe a que cuando un objeto cambia de sólido a líquido, el aumento de temperatura hace que las moléculas o átomos se muevan violentamente. su posición fija original, se produce flujo. Pero en este momento, la atracción entre moléculas o átomos todavía es relativamente grande y no se dispersará, por lo que el líquido todavía tiene un cierto volumen. De hecho, en muchas regiones pequeñas del líquido todavía existen estructuras cristalinas: "regiones cristalinas". La movilidad se produce porque las "regiones parecidas a cristales" pueden moverse unas contra otras. Por ejemplo, en el "tráfico" que va y viene por la carretera asfaltada, las personas en cada automóvil son un "área similar a un cristal" con una posición fija, y los automóviles pueden moverse entre sí, lo que resulta en la Liquidez total de la flota.
3. Estado gaseoso
El líquido se volverá gaseoso cuando se caliente. En este momento, el movimiento de moléculas o átomos se vuelve más intenso y la "región cristalina" ya no existe. A medida que aumenta la distancia entre moléculas o átomos, la fuerza gravitacional entre ellos es insignificante, por lo que el estado gaseoso se manifiesta principalmente como el movimiento irregular de las moléculas o átomos mismos, que forma las características de los gases que conocemos: fuerte fluidez, no La forma y el volumen fijos pueden llenar automáticamente cualquier recipiente; las propiedades físicas son fáciles de comprimir; .
Evidentemente, el estado líquido se encuentra entre el estado sólido y el estado gaseoso.
4. Estado amorfo: un estado sólido especial
¿Es sólido el vidrio común? Definitivamente dirás, por supuesto, que es de estado sólido. De hecho, no se encuentra en estado sólido (cristalino). Debes tener curiosidad por saber esto.
Esto se debe a que las propiedades y estructura interna del vidrio son diferentes a las de los cristales.
Puedes hacer un experimento calentando vidrio en el fuego. A medida que aumenta la temperatura, el vidrio se ablandará y luego se derretirá gradualmente. En otras palabras, el vidrio no tiene un punto de fusión fijo. Además, las propiedades físicas del vidrio son "isotrópicas". Estos son diferentes de los cristales.
Después de investigaciones, la estructura interna del vidrio no tiene las características de "puntos espaciales", sino que es similar a la estructura de un líquido. Es sólo que las "regiones cristalinas" no pueden estar muy separadas unas de otras, lo que hace que el vidrio no sea líquido. A este estado lo llamamos "amorfo".
Estrictamente hablando, un "sólido amorfo" no es un sólido, porque un sólido es completamente cristalino y puede considerarse como un líquido extremadamente viscoso; Por tanto, "amorfo" puede servir como otro estado de la materia.
Además del vidrio ordinario, existen muchos sólidos "amorfos". Entre los más comunes se incluyen el caucho, la parafina, la resina natural, el asfalto y los plásticos poliméricos.
5. Estado de cristal líquido: una forma entre el estado cristalino y el estado líquido
El "cristal líquido" ya no nos es desconocido. Se utiliza en relojes electrónicos y ordenadores. Ha sido ampliamente utilizado en visualización de textos y gráficos de computadoras, teléfonos móviles, buscapersonas, microcomputadoras y televisores.
El "cristal líquido" es un compuesto orgánico y hasta el momento se han sintetizado más de 5.000 tipos de cristales líquidos.
Este material puede estar en "estado de cristal líquido" dentro de un determinado rango de temperatura, es decir, tiene la fluidez de un líquido y la "anisotropía" de las propiedades ópticas de un cristal. Es muy sensible a pequeños cambios en factores externos (como calor, electricidad, luz, presión, etc.). Son estas propiedades las que explotamos para hacerlas útiles en muchas aplicaciones.
Estos "estados de la materia" se pueden observar en condiciones cotidianas. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología experimental de física, la gente ha descubierto algunos nuevos "estados de la materia" en condiciones de temperatura ultraalta, temperatura ultrabaja y presión ultraalta.
6. Plasma de temperatura ultraalta
Este es un estado de la materia producido por el gas a temperaturas extremadamente altas de alrededor de varios millones de grados o por fuertes colisiones con otras partículas, los electrones. liberado del átomo. El plasma es un gas altamente ionizado, pero se encuentra en un "estado" diferente del "estado gaseoso": el "estado de plasma".
El Sol y muchas otras estrellas son planetas con temperaturas extremadamente altas. plasma. La mayor parte de la materia del universo es plasma. También hay plasmas en la Tierra: la ionosfera a gran altura, relámpagos, auroras y más. El gas ionizado de las lámparas fluorescentes y de mercurio es plasma artificial.
7. Supersólidos bajo presión ultraalta
A 1,4 millones de atmósferas, los átomos de la materia serán "aplastados". Todos los electrones son "exprimidos" de los átomos, formando un gas de electrones. Los núcleos atómicos desnudos están muy juntos y la densidad del material es muy alta. Un trozo de material supersólido del tamaño de una pelota de ping pong tiene una masa de al menos 1.000 toneladas.
Existe una gran cantidad de datos que muestran que las enanas blancas en las últimas etapas de desarrollo de estrellas más pequeñas se encuentran en este estado supersólido. Su densidad media es de decenas a cientos de miles de veces la del agua.
8. Estado de neutrones bajo presión ultraalta
A temperaturas y presiones más altas, los núcleos atómicos quedarán "aplastados". Sabemos que el núcleo atómico está compuesto de neutrones y protones. A temperaturas y presiones más altas, los protones absorben electrones y los convierten en neutrones. El material parece estar en un estado de neutrones muy compactos.
Se ha confirmado que una "estrella de neutrones" en la última etapa de desarrollo de una estrella de masa media (1,44 a 2 veces la masa del Sol) es un planeta más denso que una estrella enana blanca, y su estado material es el estado de "estrella de neutrones".
La teoría predice que las estrellas con mayor masa evolucionarán más tarde hasta convertirse en "agujeros negros" que son más densos que las estrellas de neutrones, pero actualmente no hay datos de observación directa que confirmen su existencia. En cuanto al estado físico de la materia en un "agujero negro" bajo presión ultraalta, aún se desconoce y está a la espera de futuras observaciones e investigaciones.
Las sustancias exhiben estados físicos anormales a altas temperaturas y altas presiones, entonces, ¿las sustancias también aparecerán en alguna forma especial a temperaturas bajas o ultrabajas? Este es el caso de los dos estados de la materia que se presentan a continuación.
9. Estado superconductor
El estado superconductor es un estado especial de determinadas sustancias a temperaturas ultrabajas. La primera persona en descubrir el fenómeno de la superconductividad fue el físico holandés Camerin Onassis (1853-1926). En el verano de 1911, realizó experimentos con mercurio y descubrió que cuando la temperatura bajaba a 4,173 K (aproximadamente -269 °C), mercurio comienza a perder resistencia. Posteriormente descubrió que muchos materiales tienen esta propiedad: a una determinada temperatura crítica (baja temperatura), pierden resistencia (léase "Avances en la investigación de bajas temperaturas y superconductividad"). Kamerin-Onas llama "superconductividad" al fenómeno de resistencia cero de ciertos materiales a bajas temperaturas. El estado material de un superconductor es el "estado superconductor". El estado superconductor traerá enormes beneficios a la humanidad en campos como la transmisión eficiente de energía, los trenes maglev de alta velocidad y los instrumentos de detección de alta precisión.
El descubrimiento del estado superconductor, especialmente sus propiedades peculiares, ha atraído la atención mundial. La gente ha invertido mucha energía en el estudio de la superconductividad, que sigue siendo un tema de investigación científica muy popular. Los materiales superconductores descubiertos actualmente son principalmente algunos metales, aleaciones y compuestos, de los cuales nada menos que miles corresponden a diferentes "temperaturas críticas". La "temperatura crítica" más alta ha alcanzado los 130 K (unos -143 grados centígrados). países Está corriendo desesperadamente hacia la temperatura crítica de la temperatura ambiente (300K o 27 ℃).
¿Cuál es la estructura de la materia superconductora? La investigación teórica aún no está madura y necesita mayor exploración.
10. Estado superfluido
El estado superfluido es un estado físico muy peculiar que, hasta donde sabemos, sólo aparece en sustancias individuales a temperaturas ultrabajas.
En 1937, el físico soviético Peter Leonidovich Kapitsa (1894-1984) se sorprendió al descubrir que cuando la temperatura del helio líquido bajaba a 2,17 K, de repente, la fluidez de un líquido se convertía en "superfluidez": Puede atravesar las partículas más pequeñas sin obstáculos, y estas partículas ni siquiera pueden atravesar los gases. Puede pasar sin obstáculos a través de pequeños agujeros o rendijas por las que ni siquiera el gas puede pasar (la linealidad es de aproximadamente una cienmilésima de centímetro), y también puede "arrastrarse" a lo largo de la pared de la copa y salir de la boca. Al estado de la materia con superfluidez lo llamamos "superfluidez". Sin embargo, el helio líquido sólo se ha encontrado en este estado por debajo de 2,17 K. También se está explorando teóricamente la estructura de la materia superfluida.
11. Condensado de Bose-Einstein
El "condensado de Bose-Einstein" es un nuevo tipo de condensado predicho por el gigante científico Einstein hace 70 años. Para revelar este interesante fenómeno físico, científicos de todo el mundo han estado trabajando duro durante décadas. En 1995, los científicos estadounidenses Wieman y Cornell y el alemán Ketterer fueron los primeros en confirmar experimentalmente la existencia de este nuevo estado de la materia. Por este motivo, estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Física de 2001 en reconocimiento a sus destacadas contribuciones a la investigación de los "Condensados de Bose-Einstein".
Un "condensado de Bose-Einstein" es un estado peculiar de la materia en el que una gran cantidad de átomos se comportan como una sola partícula. El término "condensación" es diferente de la "condensación" en la vida diaria. Se refiere a la "condensación" repentina de átomos en diferentes estados en el mismo estado. Esto requiere que el material esté a una temperatura extremadamente baja y que el sistema atómico. estar en estado gaseoso . El físico chino Steven Chu ganó conjuntamente el Premio Nobel de Física en 1997 por sus investigaciones sobre métodos de enfriamiento eficaces, como el enfriamiento por láser y la captura magnética. Las propiedades peculiares no sólo son de gran importancia para la investigación básica. Buenas perspectivas de aplicación en campos como la tecnología de chips, la medición de precisión y la nanotecnología.
12. Materia Condensada Fermion
Según Deborah King, líder del grupo de investigación "Materia Condensada Fermion", la "Materia Condensada Fermion" y el "Bose-Ei" son todos condensados de Einstein. La materia en la mecánica cuántica. "
El "condensado de fermiones" es una forma de materia cuántica, pero el material del "condensado de fermiones" no es un superconductor.
La mecánica cuántica cree que según la partícula Debido a su Comportamiento colectivo a altas densidades o bajas temperaturas, las partículas se pueden dividir en dos grandes categorías: fermiones (llamados así por el físico italiano Fermi) y bosones (llamados así por el físico indio Bose). Es obvio a temperaturas extremadamente bajas: los bosones están todos reunidos en el mismo estado cuántico, mientras que los fermiones son más como "individuos", cada uno ocupando un estado cuántico diferente. El condensado de Color-Einstein está hecho de bosones, que se comportan como un gran súper átomo, mientras que El condensado de Fermi utiliza fermiones a medida que el material se enfría, los fermiones ocupan gradualmente los estados de energía más bajos, pero se encuentran en diferentes estados de energía, como un grupo de personas subiendo corriendo una escalera estrecha. Este estado se llama "condensado de Fermi". >
Los anteriores son solo los 12 estados descubiertos actualmente, que se resumen en la literatura. Hay más estados, como estados superiónicos, estados de campo de radiación, estados de campo cuántico, etc. Debido a limitaciones de espacio, no los enumeraremos. Aquí, uno por uno, creemos que con el desarrollo de la ciencia, reconoceremos más estados materiales, desentrañaremos más misterios y utilizaremos sus propiedades peculiares para beneficiar a la humanidad.