Estat de la matèria

Fotografia amb tres estats de la matèria diferent de l'aiga (glaç, aiga liquida e vapor d'aiga).

En fisica e quimia, un estat de la matèria es una dei quatre formas que pòu prendre una substància dins la natura. Lei proprietats de la matèria son diferentas segon l'estat (organizacion, densitat, liame entre particulas, proprietats opticas...). Aquelei proprietats son a l'origina de caracteristicas diferentas que son descrichs per lei lèis fisicas (lèi dei gas perfèctes...).

Existís quatre estats de la matèria considerats coma principaus (solid, liquid, gasós e plasma) car pòdon s'observar aisament dins la vida vidanta. Pasmens, d'autreis estats pòdon s'observar a la superficia terrèstra (fluid supercritic, cristaus liquids naturaus, fluids non newtonians...) ò dins de condicions experimentalas particularas (temperaturas fòrça feblas...).

Estats de la matèria

Solid

Fotografia d'un cristau de robin, un exemple d'estat solid de la matèria.
Article detalhat: Solid.

Dins un solid, lei particulas constitutivas (ions, atòms ò moleculas) son liadas entre elei per de liames quimics poderós que fixan sei posicions relativas. Autorizan lei particulas de vibrar mai pas de se desplaçar. En consequéncia, un solid a una forma establa e un volum definit que pòdon unicament èsser cambiats per l'aplicacion d'una fòrça exteriora permetent de lo rompre ò de lo copar. Existís quatre tipes de solids :

  • lei solids cristalins son caracterizats per una organizacion de sei particulas constitutivas segon un motiu qu'es regularament repetit. Mai d'una estructura cristalina existís e una meteissa substància pòu aver plusors cristallizacions diferentas. Per exemple, lo glaç d'aiga a au mens 15 formas identificadas que varian segon la temperatura e la pression[1].
  • lei solids non cristalins (ò veires) son d'estructuras amòrfas, es a dire que presentan ges d'organizacion regulara. Correspondon pas a un estat termodinamicament estable de la matèria e fan donc partida deis estats non classics de la matèria (cf. paragraf aicí dessota).
  • lei cristaus plastics que presentan un ret organizat de dimension granda onte lei particulas gardan la possibilitat de realizar de rotacions a l'entorn de sa posicion.
  • lei quasi cristaus presentan un òrdre organizat que tèn pas un motiu possible de repetir.

Liquid

Fotografia d'un lac de lava, un exemple d'estat liquid de la matèria.
Article detalhat: Liquid.

Dins un liquid, lei particulas constitutivas (atòms ò moleculas) son liadas per de liames quimics poderós. Pasmens, a una energia sufisenta per se desplaçar. Un liquid es donc un fluid qu'a la forma de son contenent. Son volum, definit per lei condicions de pression e de temperatura, es pauc variable e un liquid es generalament considerat coma incompressible. Per la màger part dei substàncias, lo volum d'una quantitat de matèria liquida es pus important qu'aqueu ocupat per la meteissa quantitat de matèria a l'estat solid mai existís d'excepcions coma l'aiga.

Existís dos estats particulars que son pròches de l'estat liquid :

  • lei cristaus liquids presentan un estat intermediari entre lo solid e lo liquid. Son capables de rajar coma un liquid mai sei particulas presentan un òrdre sus de distàncias lòngas coma un solid.
  • lei fluids non newtonians seguisson pas la lèi de la viscositat de Newton.

Gas

Fotografia d'una mòstra de diiòde gasós.
Article detalhat: Gas.

Dins un gas, lei particulas constitutivas (atòms ò moleculas) son pauc liadas entre elei e an una energia cinetica sufisenta per rompre lei liames interparticulas e ocupar tot l'espaci disponible. Dins aquel estat, fòrman un fluid compressible qu'a pas de forma ni de volums definits.

Plasma

Fotografia dau tròn, un exemple de plasma naturau.
Article detalhat: Plasma.

Un plasma es un fluid electricament neutre qu'es format de particulas neutras, d'ions positius e d'electrons negatius derrabats a seis atòms. Sembla a una mena d'estat gasós fòrça ionizat. En causa d'aquela natura, es fòrça sensible a l'accion de camps electrics, magnetics ò electromagnetics. De mai, lo plasma a pas de forma definida, de volum pròpri ò d'energia establa mesurabla dins un volum. A respècte deis estats solid, liquid ò gasós, es fòrça rar a la superficia de la Tèrra. Dins aquò, es pas impossible de l'i observar (flamas de temperatura auta, tròn...).

Dins l'Univèrs, l'estat plasma es probablament l'estat de la matèria pus frequent[2].

Fluid supercritic

Article detalhat: Fluid supercritic.

Un fluid supercritic es un estat somés a una pression e a una temperatura fòrtas, situadas en delà de son ponch critic. Dins aquel estat, sei proprietats fisicas son intermediàrias entre aquelei dei liquids e dei gas. Se presenta donc sota la forma d'un fluid similar a un liquid qu'es capable de difusar coma un gas a travèrs un solid ò de dissòudre de compausats solubles coma un liquid. Ansin, totei lei fluids supercritics son miscibles entre elei. Aquel estat es fòrça rar a la superficia terrèstra mai es de còps observat au nivèu de certanei fumarolas oceanicas caudas[3].

Cambiaments d'estat de la matèria

Lo passatge d'un estat de la matèria a un autre es dich cambiament d'estat. Dins lo cas d'un còrs pur, es entraïnat per una modificacion de sa pression, de sa temperatura ò de son volum. Lei diferents cambiaments d'estat d'un compausat donat pòdon generalament èsser representats sus un diagrama. En causa de son ròtle dins la vida vidanta e dins l'istòria dei sciéncias, lei cambiaments d'estat entre lei fasas solida, liquida e gasosa pòrtan de noms particulars :

Dins lo cas d'un plasma, s'utilizan lei tèrmes :

  • ionizacion per descriure lo passatge de l'estat gasós a plasma.
  • recombinacion per descriure aqueu de l'estat plasma a gasós.

Autreis estats de la matèria

Fotografia d'una mòstra d'èli amb un comportament de superfluid.
Article detalhat: Lista deis estats de la matèria.

D'autreis estats de la matèria existisson. Son sovent dichs « exotics » car lor formacion es pas possibla per totei lei substàncias quimicas ò car demanda de condicions particularas. Lo nombre d'aqueleis estats varia segon leis autors e lei classificacions :

  • l'estat supraconductor es caracterizat per la disparicion de la resisténcia electrica e l'expulsion dau camp magnetic a l'interior de certanei materiaus (efiech Meissner). S'obtèn generalament per de temperaturas fòrça bassas.
  • l'estat superfluid es estat agantat per quauquei substàncias a temperatura fòrça febla. Se caracteriza per un rajament sensa friccion.
  • lo condensat de Bose-Einstein es un estat format de bosons identics, generalament d'atòms a una temperatura fòrça bassa, qu'ocupan un unic estat quantic au nivèu fondamentau.
  • lo condensat fermionic es un estat similar au precedent mai compausat de fermions.
  • la matèria de Rydberg es un estat format per d'atòms de Rydberg.

Certaneis estats son encara teorics coma :

  • la matèria degenerada que seriá caracterizat per una aplicacion a l'escala macroscopica dau principi d'exclusion de Pauli. A partir d'una certana pression, aqueu principi empedís la matèria de se contractar mai. Aquel estat se trobariá dins certaneis estelas coma lei nanas blancas.
  • la matèria de quark es una fasa ipotetica que seriá contenguda dins d'objèctes astronomics intermediaris, e egalament ipotetics, entre lei traucs negres e lei pulsars.
  • l'efiech Hall quantic entièr podriá èsser a l'origina d'un estat de la matèria caracterizat per un estat quantic particular.
  • l'estat supersolid es similar a l'estat superliquid mai pertòca de solids.

Annèxs

Liames intèrnes

Bibliografia

Nòtas e referéncias

  1. ↑ (en) M.A. Wahab, Solid State Physics: Structure and Properties of Materials, Alpha Science, 2005, pp. 1–3.
  2. ↑ (en) Clifford A. Pickover, "Plasma", The Physics Book, Sterling, 2011, pp. 248–249.
  3. ↑ (en) A.P. Webber, B. Murton, S. Roberts, M. Hodgkinson, "Supercritical Venting and VMS Formation at the Beebe Hydrothermal Field, Cayman Spreading Centre", Goldschmidt Conference Abstracts 2014, Geochemical Society.