Агрегатное состояние

Агрега́тное состоя́ние в 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 может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.^[1].

Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазму. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллы или конденсат Бозе в Эйнштейна.

Изменения агрегатного состояния это термодинамические процессы, называемые фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое в плавление; из жидкого в газообразное в испарение и кипение; из твёрдого в газообразное в сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое в конденсация; из жидкого в твёрдое в кристаллизация. Отличительной особенностью является отсутствие резкой границы перехода к плазменному состоянию.

Определения агрегатных состояний не всегда являются строгими. Так, существуют аморфные тела, сохраняющие структуру жидкости и обладающие небольшой текучестью и способностью сохранять форму; жидкие кристаллы текучи, но при этом обладают некоторыми свойствами твёрдых тел, в частности, могут поляризовать проходящее через них электромагнитное излучение.

Для описания различных состояний в физике используется более широкое понятие термодинамической фазы. Явления, описывающие переходы от одной фазы к другой, называют критическими явлениями.

[править] Твёрдое тело

Основная статья: 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.

[править] Жидкость

Основная статья: Жидкость

Состояние вещества, при котором оно обладает малой сжимаемостью, то есть хорошо сохраняет объём, однако не способно сохранять форму. Жидкость легко принимает форму сосуда, в который 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.

[править] Газ

Основная статья: 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.

[править] Плазма

Основная статья: Плазма

Плазменная декоративная лампа.

Часто причисляемая к агрегатным состояниям вещества плазма отличается от газа большой паллетный степенью ионизации атомов. Большая часть барионного вещества (по массе ок. 99,9 %) во Вселенной находится в состоянии плазмы.^[2]

[править] Сверхкритический флюид

Основная статья: Сверхкритический флюид

Возникает при одновременном повышении температуры и давления до критической точки, в которой плотность газа сравнивается с плотностью жидкости; при этом исчезает граница между жидкой и газообразной фазами. Сверхкритический флюид отличается исключительно высокой растворяющей способностью.

[править] Конденсат Бозе в Эйнштейна

Основная статья: Конденсат Бозе в Эйнштейна

Получается в результате охлаждения бозе-газа до температур, близких к абсолютному нулю. В результате этого часть атомов оказывается в состоянии со строго нулевой энергией (то есть в низшем из возможных квантовом состоянии). Конденсат Бозе в Эйнштейна проявляет ряд квантовых свойств, таких как сверхтекучесть и резонанс Фишбаха.

[править] Фермионный конденсат

Основная статья: Фермионный конденсат

Представляет собой Бозе-конденсацию в режиме БКШ «атомных куперовских пар» в газах состоящих из атомов-фермионов. (В отличие от традиционного режима бозе-эйнштейновской конденсации составных бозонов).

Такие фермионные атомные конденсаты являются «родственниками» сверхпроводников, но с критической температурой порядка комнатной и выше. ^[3]

[править] Вырожденная материя

Ферми-газ 1-я стадия Электронно-вырожденный газ, наблюдается в белых карликах, играет важную роль в эволюции звёзд.
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^[4], 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.

[править] Другие состояния

При глубоком охлаждении некоторые (далеко не все) вещества 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.

[править] Примечания

в‘ Агрегатные состояния вещества в статья из Большой советской энциклопедии
в‘ Владимир Жданов Плазма в космосе. Кругосвет. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 21 февраля 2009.
в‘ "Фермионный конденсат". scientific.ru. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.
в‘ 1

[править] См. также

[0] в‘ Агрегатные состояния вещества в статья из Большой советской энциклопедии

[1] в‘ Владимир Жданов Плазма в космосе. Кругосвет. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 21 февраля 2009.

[2] в‘ "Фермионный конденсат". scientific.ru. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011.

[3] в‘ 1

[1]

[2]

[3]

[4]

Термодинамические состояния вещества
Твёрдое тело	Аморфное Кристаллическое Аэрогель (температура плавления сублимация)
Жидкость	Электролит Перегретая жидкость Переохлаждённая жидкость Расплавы (критическая точка температура кипения)
Газ	Пар
Плазма	Электромагнитная Кварк-глюонная Глазма
См. также Сверхкритическая жидкость Вырожденное вещество Статистика Ферми в Дирака Конденсат Бозе в Эйнштейна Странная материя Уравнение состояния Кривая охлаждения Квантовая жидкость Термодинамическая фаза Фазовый переход Теория катастроф Твёрдый гелий λ-точка Дисперсные системы (раствор коллоид грубодисперсная система свободнодисперсная коллоидная система (дым золи)) Термодинамические фазы квантовой жидкости (сверхтекучесть сверхтекучее твёрдое тело) Нормальные и стандартные условия

Агрегатное состояние

Содержание

[править] Твёрдое тело

[править] Жидкость

[править] Газ

[править] Плазма

[править] Сверхкритический флюид

[править] Конденсат Бозе в Эйнштейна

[править] Фермионный конденсат

[править] Вырожденная материя

[править] Другие состояния

[править] Примечания

[править] См. также

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках