Wyjaśniamy, czym jest stan stały i jakie są fizyczne cechy tego stanu materii. Przykłady ciał stałych.
Co to jest stan stały?
Stan stały nazywany jest jedną z czterech podstawowych form, w których przedstawiana jest materia, wraz z płyn, ten Soda i plazmatyczny. Te formy nazywają się stany skupienia materii.
Materia w stanie stałym (lub po prostu ciałach stałych) charakteryzuje się specyficznym ułożeniem jej cząstki, oparty na bardzo sztywnych i mocnych ogniwach, co przekłada się na bardzo dobrze zdefiniowaną strukturę fizyczną. Dzieje się tak dzięki siłom kohezji między cząstkami odpowiedzialnymi za utrzymanie kształtu i Tom solidny, i aby nadać mu pewien margines twardości i wytrzymałość.
Jednak siły te można przezwyciężyć poprzez fizyczne procesy przemiany fazowej, umożliwiające przekształcenie ciała stałego w ciecz lub gaz. Takie procesy nazywane są:
- Połączenie. Proces fizyczny polegający na aplikowaniu ciepło do ciała stałego, aby zwiększyć swoje temperatura dopóki nie dotrzesz do swojego temperatura topnienia (temperatura, w której ciało stałe przechodzi w stan ciekły, w tej temperaturze ciało stałe i ciecz współistnieją w równowadze termodynamicznej). Gdy temperatura przekroczy ten punkt, energia ciała stałego wzrasta na tyle, aby zerwać kohezję między jego cząstkami i spowodować zmianę fazy. Topienie zależy również od ciśnienia, jakiemu poddawane jest ciało stałe.
- Sublimacja. Proces fizyczny, w którym pewne ciało stałe przechodzi bezpośrednio do fazy gazowej, bez wcześniejszego przechodzenia przez fazę ciekłą. Można to osiągnąć, manipulując warunkami temperatury i Ciśnienie specjalnie dla każdej substancji stałej, unikając w ten sposób przechodzenia przez fazę ciekłą przed dotarciem do pary. Przykładem tego jest sublimacja stałego jodu (I), w której wytwarzany jest fioletowo zabarwiony gaz.
Właściwości fizyczne ciała stałego
Materia w stanie stałym ma następujące cechy:
- Sztywność. Ogólnie rzecz biorąc, materia stała jest odporna na odkształcenia. Na przykład: załamania, załamania, podziały. Dopiero po pokonaniu ich oporu bryły zmieniają kształt (na stałe lub czasowo, w zależności od ich elastyczności).
- Nieściśliwość. W przeciwieństwie do gazów i cieczy, ciał stałych nie można skompresować, to znaczy, że ich cząstki nie mogą już być razem. Zamiast tego, pod wpływem ekstremalnych sił ściskających, mają tendencję do pękania lub rozpadania się na mniejsze kawałki.
- Twardość. Ogólnie rzecz biorąc, ciała stałe są odporne na penetrację przez inne ciała stałe, nawet na zarysowanie ich powierzchni. Jest to znane jako twardość, siła fizyczna przeciwko działaniu innych ciał stałych. Najtwardszą znaną materią jest diament.
- Kruchość. Ciała stałe można rozbić na mniejsze kawałki.
- Elastyczność. W przeciwieństwie do kruchości i twardości, elastyczność to zdolność pewnych ciał stałych do ulegania chwilowym odkształceniom pod działaniem siły, a następnie powrotu do pierwotnego kształtu po zakończeniu działania tej siły. Materiały elastyczne posiadają pamięć kształtu, która umożliwia im powrót do poprzedniego stanu.
- Duża gęstość. Większość ciał stałych ma gęstość stosunkowo wysokie, ponieważ tworzące je cząstki są bardzo blisko siebie.
- Ciągliwość. Niektóre ciała stałe mogą podlegać deformacji. Dzięki tej właściwości można uzyskać cienkie arkusze materiału bez pękania.
- Określony kształt. Będąc sztywnymi, ciała stałe mają określone kształty i nie płyną jak ciecze i gazy.
Przykłady stanu stałego
Oto kilka przykładów materii w stanie stałym:
- Metale. Z wyjątkiem rtęci (Hg), metale w temperaturze pokojowej zachowują swoją solidność i twardość dzięki metalowe linki między jego atomy. Jeśli jednak zapewni się im wystarczającą ilość ciepła (jak w kuźniach lub odlewniach), metale płyną jak ciecze i mogą przybierać inne formy.
- Lód. Woda w stanie ciekłym, po doprowadzeniu do punktu zamarzania, to znaczy po jej wycofaniu energia kaloryczna Dopóki nie osiągnie 0 ºC, krystalizuje i zamienia się w lód, przezroczystą i stałą substancję.
- Kamienie. Złożone z minerałów i pierwiastków wapiennych lub osadowych kamienie, które znajdujemy na każdej drodze, są najlepszym przykładem możliwej solidności na planecie.
- Beton. Efekt połączenia materiałów, takich jak żwir, woda i cement w proszku, najpierw jako mokra pasta, a następnie jako niezwykle twarda substancja podczas suszenia, jest stosowany codziennie w przemysł budowy.
- Kości. Zmineralizowany wapniem pobranym z naszej diety, kości naszego ciała lub ciała każdego innego kręgowiec To one zapewniają ciału największą solidność.