物质有六种存在形态:固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。
1、气态物质
气体是指无形状有体积的可压缩和膨胀的流体。气体是物质的一个态。气体与液体一样是流体:它可以流动,可变形。与液体不同的是气体气体分子间距离很大,可以被压缩膨胀。假如没有限制(容器或力场)的话,气体可以膨胀,其体积不受限制。
气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。气态物质的原子或分子的动能比较高。气体形态可过通其体积、温度和其压强所影响。这几项要素构成了多项气体定律,而三者之间又可以互相影响。
2、液态物质
液体的粒子会互相吸引而且离得很近,所以不易将固定体积的液体压缩成更小的体积或是拉大成更大的体积。受热时,液体粒子间的距离通常都会增加,因而造成体积膨胀。当液体冷却时,则会发生相反的效应而使体积收缩。
液体可以溶解某些固体,例如将食盐放入水中,食盐颗粒好像会渐渐消失。其实是因为食盐溶于水后电离出钠离子与氯离子,并均匀分布在水中,形成一种水溶液。此外,液体还可以溶解气体或其他液体。
3、固态物质
固态物质具有固定的形状,液体和气体则没有。想要改变固体的形状,就必须对它施力。例如挤压或拉长可以改变固体的体积,但通常变化不会太大。大部分固体加热到某种程度都会变成液体,若是温度继续升高则会变成气体。
4、等离子态物质
将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就会被原子“甩”掉,原子变成只带正电荷的离子。此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称做等离子态。
5、凝聚态物质
玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)是科学巨匠爱因斯坦在70年前预言的一种新物态。这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态(一般是基态)。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。
6、费米子凝聚态
根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍,“费米子凝聚态”与“玻色-爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态,但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。
“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时,费米子逐渐占据最低能态,但它们处在不同的能态上,就像人群涌向一段狭窄的楼梯,这种状态称作“费米子凝聚态”。
物质的守恒定律
1.早期的“质量守恒定律”(质能关系之前)
在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。
在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变。或者说,任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质,只是改变了物质的原有形态或结构,所以该定律又称物质不灭定律。
2.“能量守恒定律”
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。
3.爱因斯坦的“质能关系”
质能关系将物理学中原来不相干的质量守恒和能量守恒统一起来。在通常的反应中,系统释放出能量,系统内部的质量减小,减小的量是微乎其微的,与其静质量相比小得无法观测。
但在核反应中,这一减小量则明显地表现出来。在裂变反应和聚变反应中,系统的静质量可观地改变,反应释放巨大能量。质能关系是核能释放的理论基础。
4.“信息守恒”
物质存在的三种状态:固态、液态和气态
在标准大气压下,比如水在0℃及以下就是固态,在0度至100度这个区间内是液态,达到100摄氏度及以上就会变为气态。固态物质还可分为结晶态与非晶态。
严格地说,物理上的固态应当指“结晶态”,也就是各种各样晶体所具有的状态。液态液体有流动性,把它放在什么形状的容器中它就有什么形状。气态液体加热会变成气态。
整个宇宙物质还存在其它状态
1、等离子态(超气态)
这个在宇宙中最常见,太阳就是一个等离子体。把物质加热到上万摄氏度时,就会变成等离子体,等离子态是由等量的带负电的电子和带正电的离子组成的。自然界中的闪电也是等离子体。
2、超固态和中子态
在物质处于140万个标准大气压下,固体物质的原子结构就会被破坏,原子的电子壳层被挤压到原子核的范围,此时物质所处的状态就被称为超固态。白矮星就是超固体,每立方厘米重达一吨以上。
如果在超固态物质上再加上巨大的压力,电子就会被挤进原子核与质子形成中子,这样原来的核子就全是中子了,此时的物体就被称为中子态。中子星上的物质就处于这种状态,其密度比超固态高9.6万倍。
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