Jakie są stany materii?
Stany materii to różne formy fizyczne, które materia może osiągnąć w zależności od jej konfiguracji molekularnej. Trzy klasyczne stany - stały, ciekły i gazowy - są łatwo widoczne na Ziemi i mogą przechodzić od jednego do drugiego. Spośród nieklasycznych stanów materii plazma jest najliczniejsza, stanowiąc duży procent materii barionowej w znanym wszechświecie. Inne nieklasyczne stany mogą wykazywać silne podobieństwa do klasycznych, wymagać określonych warunków środowiskowych lub istnieć przede wszystkim w teorii. Kondensat Bosego-Einsteina, jeden z najwcześniej potwierdzonych stanów teoretycznych, jest powszechnie akceptowany jako piąty pierwotny stan materii, po trzech klasycznych i plazmie.
Stan materii obiektu zależy w dużej mierze od siły i charakteru jego sił międzycząsteczkowych. Na przykład w ciałach stałych siły są wystarczająco silne, aby ściśle upakować cząstki, umożliwiając wibrację jako jedyną formę ruchu. W rezultacie bryły są w stanie osiągnąć określone kształty i objętości. Z drugiej strony ciecze mają słabsze siły międzycząsteczkowe przyciągające cząstki do siebie. Ciecze nie mają określonego kształtu; podążają za kształtem swoich pojemników i wypełniają tyle miejsca, ile pozwalają na to ich objętości. Siły międzycząsteczkowe gazów są nawet słabsze niż ciecze, co powoduje kształt, który ma tendencję do rozszerzania się w całym pojemniku, niezależnie od objętości gazów.
Trzy klasyczne stany materii mogą przechodzić od jednego do drugiego za pomocą ciepła i ciśnienia. Proces, w którym ciała stałe stają się cieczami, znany jest jako topienie, podczas gdy odwrotność nazywana jest zamrażaniem lub krzepnięciem. Często ilustruje to woda - w stanie płynnym wodę można zamrozić w lód, ciało stałe, które następnie można stopić z powrotem w płynną wodę. Przy wystarczającej ilości ciepła i ciśnienia ciecze mogą stać się gazami w procesie znanym jako odparowywanie; którego odwrotność jest znana jako kondensacja. Substancje stałe mogą przejść bezpośrednio w gazy poprzez sublimację, natomiast gazy mogą stać się ciałami stałymi poprzez osadzanie.
Chociaż klasyczne stany materii są powszechnie obserwowane na Ziemi, plazma stanowi większość materii w gwiazdach. Plazma jest zjonizowanym gazem, który w przeciwieństwie do stanu klasycznego, generuje prądy elektromagnetyczne. Kondensaty Bosego-Einsteina, nazwane na cześć Satyendry Nath Bose i Alberta Einsteina, to gazy schłodzone do punktu, w którym cząstki przestają działać niezależnie, co powoduje powstanie pojedynczego, pozbawionego tarcia stanu kwantowego. Poza tymi pięcioma głównymi stanami materii naukowcy teoretyzują o wielu innych, takich jak dziwna i ciemna materia. Okulary i ciekłe kryształy, między innymi, są uważane za wystarczająco różne od pięciu, aby można je było klasyfikować jako nieklasyczne stany skupienia materii.