Фазовое состояние

Фазовое состояние

Агрега́тное состоя́ние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами — способностью или неспособностью сохранять объём и форму, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния сопровождается скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.

Выделяют следующие агрегатные состояния: твёрдое тело, жидкость, газ, плазма.

Содержание

Твёрдое тело

Состояние, характеризующееся способностью сохранять объём и форму. Атомы твёрдого тела совершают лишь небольшие колебания вокруг состояния равновесия. Присутствует как дальний, так и ближний порядок.

Жидкость

Состояние вещества, при котором оно обладает малой сжимаемостью, то есть хорошо сохраняет объём, однако неспособно сохранять форму. Жидкость легко принимает форму сосуда, в которую она помещена. Атомы или молекулы жидкости совершают колебания вблизи состояния равновесия, запертые другими атомами, и часто перескакивают на другие свободные места. Присутствует только ближний порядок.

Газ

Состояние, характеризующееся хорошей сжимаемостью, отсутствием способности сохранять как объём, так и форму. Газ стремится занять весь объём, ему предоставленный. Атомы или молекулы газа ведут себя относительно свободно, расстояния между ними гораздо больше их размеров.

Плазма

Часто причисляемая к агрегатным состояниям вещества плазма отличается от газа большой степенью ионизации атомов.

Твёрдое и жидкие состояния вещества относятся к конденсированным состояниям — атомы или молекулы вещества в них находятся настолько близко друг к другу, что неспособны свободно двигаться.

Изменение агрегатного состояния — термодинамические процессы, являющиеся фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое — плавление; из жидкого в газообразное — испарение и кипение; из твёрдого в газообразное — сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое — конденсация.

Понятие агрегатного достаточно условно — существуют аморфные тела, сохраняющие структуру жидкости и обладающие небольшой текучестью; высокоэластичные состояния некоторых полимеров, предстваляющте нечто среднее между стеклообразным и жидким состоянием, жидкие кристаллы и другие. Также существуют плавные переходы между некоторыми агрегатными состояниями (см. критические явления). С другой стороны стоит отметить наличие нескольких различных состояний твёрдых тел, как например, графит, алмаз и уголь, относящихся к одному агрегатному состоянию. Для описания различных состояний в физике чаще используется боле широкое понятие фазы.

Агрегатные состояния, наблюдающихся практически у всех веществ

  • твердое тело (аморфное либо кристаллическое), держит как форму, так и объём.
  • жидкость, характеризуется более низкой плотностью и промежуточными температурами. Жидкость держит объём, но не держит форму.
  • газообразное состояние, характеризуется низкой плотностью и достаточно высокой температурой. Газ не держит ни форму, ни объём.
  • сверхкритический флюид, который возникает при одновременном повышении температуры и давления до т. н. критической точки, в которой плотность жидкости сравнивается с плотностью газа; при этом исчезает граница между жидкой и газообразной фазами. Сверхкритический флюид отличается исключительно высокой растворяющей способностью
Плазменная декоративная лампа.
  • плазма (часто называемое четвертое состояние вещества), представляет собой частично или полностью ионизованный газ и возникает при высокой температуре, от нескольких тысяч кельвинов и выше. В целом её свойства напоминают свойства газообразного состояния вещества, за исключением того факта, что для плазмы принципиальную роль играет электродинамика.

Вырожденная материя

  • Ферми-газ 1-я стадия Электронно-вырожденный газ, наблюдается в белых карликах, играет важную роль в эволюции звезд
  • 2-я стадия нейтронное состояние в него вещество переходит при сверхвысоком давлении, недостижимом пока в лаборатории, но существующем внутри нейтронных звёзд. При переходе в нейтронное состояние электроны вещества взаимодействуют с протонами и превращаются в нейтроны. В результате вещество в нейтронном состоянии полностью состоит из нейтронов и обладает плотностью порядка ядерной. Температура вещества при этом не должна быть слишком высока (в энергетическом эквиваленте не более сотни МэВ).
  • при сильном повышении температуры (сотни МэВ и выше) в нейтронном состоянии начинают рождаться и аннигилировать разнообразные мезоны. При дальнейшем повышении температуры происходит деконфайнмент, и вещество переходит в состояние кварк-глюонной плазмы. Оно состоит уже не из адронов, а из постоянно рождающихся и исчезающих кварков и глюонов. Возможно (1), деконфайнмент происходит в два этапа.
  • При дальнейшем неограниченном повышении давления без повышения температуры вещество коллапсирует в чёрную дыру.
  • При одновременном повышении и давления, и температуры к кваркам и глюонам добавляются иные частицы. Что происходит с веществом, пространством и временем при температурах, близких к планковской, пока неизвестно...

Другие состояния

При глубоком охлаждении газы некоторых (далеко не всех) веществ переходят в состояние бозе-конденсата. Некоторые другие вещества при низких температурах переходят в сверхпроводящее или сверхтекучее состояние. Эти состояния безусловно являются отдельными термодинамическими фазами, однако их вряд ли стоит называть новыми агрегатными состояниями вещества в силу их неуниверсальности.

Неоднородные вещества типа паст, гелей, суспензий, аэрозолей и т. д., которые при определённых условиях демонстрируют свойства как твёрдых тел, так и жидкостей и даже газов, обычно относят к классу дисперсных материалов, а не к каким-либо конкретным агрегатным состояниям вещества.



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Полезное


Смотреть что такое "Фазовое состояние" в других словарях:

  • фазовое состояние — ▲ состояние ↑ скопление, молекула агрегатное состояние состояние вещества, определяемое интенсивностью межжмолекулярного взаимодействия в нем. фазовое состояние. фаза. ближний порядок. | мономолекулярный (# слой). склеро... (склерометр). ↓ газ,… …   Идеографический словарь русского языка

  • фазовое состояние — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN phase state …   Справочник технического переводчика

  • фазовое состояние — fazinė būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase state vok. Phasenzustand, m rus. фазовое состояние, n pranc. état en phase, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Фазовое состояние системы — [phase state of a system] см. Математическая теория оптимальных процессов, Состояние системы …   Экономико-математический словарь

  • ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ — (от греч. phasis появление...) функциональное состояние, при котором соотношение между стимулом и реакцией характеризуется нарушением правил силовых отношений. Различаются четыре вида Ф. с, или фаз: 1) уравнительная отсутствие различий в… …   Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

  • состояние вещества — ▲ состояние ↑ вещество ▼ нейтронное состояние. фазовое состояние, плазма …   Идеографический словарь русского языка

  • ФАЗОВОЕ ПРОСТРАНСТВО — геометрический образ, представленный множеством всевозможных состояний физ. системы, наделённых естеств. понятием близости. Состояние системы в нек рый момент времени изображается в виде точки в этом пр ве. Так, напр., состояние груза,… …   Физическая энциклопедия

  • ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ — одновременное существование термодинамически равновесных фаз в многофазной системе: жидкости со своим насыщенным паром, воды и льда при темп ре плавления, двух несмешивающихся жидкостей (смесь воды с триэтиламином), отличающихся концентрациями. В …   Физическая энциклопедия

  • ФАЗОВОЕ ПРОСТРАНСТВО в статистической физике — многомерное пространство, осями которого служат все обобщённые координаты qi и импульсы рi (i=1, 2, ..., N) механич. системы с N степенями свободы. Т. о., Ф. п. имеет размерность 2N. Состояние системы изображается в Ф. п. точкой с координатами q1 …   Физическая энциклопедия

  • фазовое пространство — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] фазовое пространство Понятие математической теории оптимальных процессов, динамического программирования… …   Справочник технического переводчика


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»