Каковы состояния материи?

Состояния вещества - это различные физические формы, которые материя может достигать в зависимости от ее молекулярной конфигурации. Три классических состояния - твердое, жидкое и газовое - легко наблюдаемы на Земле и могут переходить из одного в другое. Среди неклассических состояний материи наиболее распространенной является плазма, на которую приходится большой процент барионной материи в известной вселенной. Другие неклассические состояния могут иметь сильное сходство с классическими, требовать особых условий окружающей среды или существовать в основном в теории. Конденсат Бозе-Эйнштейна, одно из самых ранних подтвержденных теоретических состояний, широко считается пятым первичным состоянием вещества после трех классических и плазмы.

Состояние вещества объекта во многом зависит от силы и характера его межмолекулярных сил. Например, в твердых телах силы достаточно сильны, чтобы плотно упаковывать частицы, допуская вибрацию как единственную форму их движения. В результате твердые вещества могут достигать определенных форм и объемов. Жидкости, с другой стороны, имеют более слабые межмолекулярные силы, стягивающие частицы вместе. Жидкости не имеют определенной формы; они следуют форме своих контейнеров и заполняют столько места, сколько позволяют их объемы. Межмолекулярные силы газов даже слабее жидкостей, что приводит к форме, которая имеет тенденцию расширяться по всему контейнеру, независимо от объема газов.

Три классических состояния материи могут переходить из одного в другое с помощью тепла и давления. Процесс, посредством которого твердые вещества становятся жидкостями, известен как плавление, в то время как обратный процесс известен как замерзание или затвердевание. Это часто иллюстрируется водой - в жидком состоянии вода может быть заморожена в лед, твердое вещество, которое впоследствии может быть растоплено обратно в жидкую воду. При достаточном количестве тепла и давления жидкости могут превращаться в газы в процессе, известном как испарение; обратная сторона которого называется конденсацией. Твердые вещества могут переходить непосредственно в газы посредством сублимации, тогда как газы могут превращаться в твердые вещества в результате осаждения.

Хотя классические состояния вещества обычно наблюдаются на Земле, плазма составляет большую часть вещества в звездах. Плазма - это ионизированный газ, который, в отличие от классического состояния, генерирует электромагнитные токи. Конденсаты Бозе-Эйнштейна, названные в честь Сатьендры Натха Бозе и Альберта Эйнштейна, представляют собой газы, охлажденные до точки, в которой частицы перестают действовать независимо, что приводит к единственному квантовому состоянию без трения. За пределами этих пяти основных состояний материи ученые выдвигают теорию о многих других, таких как странная и темная материя. Стекла и жидкие кристаллы, среди прочего, считаются достаточно отличными от пяти, чтобы классифицировать их как неклассические состояния материи по своему собственному усмотрению.