Bedeutung von Aggregatzuständen (Was sie sind, Konzept und Definition)

Was sind Aggregatzustände:

Die Zustände der Materie sind die verschiedenen Formen, in denen Materie im Universum vorkommt. Sie werden auch als Aggregatzustände der Materie bezeichnet, da die Teilchen in jedem Zustand auf unterschiedliche Weise aggregieren oder gruppieren.

Man kann davon ausgehen, dass es vier grundlegende Aggregatzustände gibt, wenn man die unter natürlichen Bedingungen auftretenden Aggregationsformen berücksichtigt. Die grundlegenden Aggregatzustände sind:

• Fester Zustand.
• Flüssigen Zustand.
• Gaszustand.
• Plasmazustand.

Im Detail des Bildes beobachten wir, wie die Partikel gruppiert sind.

Allerdings wurden die Studien zu den Aggregatzuständen von Materie heute ausgeweitet. Neben denen, die natürlich vorkommen, untersuchen wir heute solche, die unter extremen Bedingungen auftreten, die im Labor induziert werden. Aus dieser Gruppe haben Wissenschaftler die Existenz von drei neuen Zuständen bestätigt: dem Bose-Einstein-Kondensat (BEC); das Fermi-Kondensat und der Superfeststoff.

Die Eigenschaften der Aggregatzustände hängen von der Anziehungskraft zwischen den Teilchen und ihrer Beweglichkeit ab. Temperatur und / oder Druck sind die Faktoren, die beeinflussen, wie diese Partikel gruppiert werden und wie sie miteinander interagieren.

Bei sinnvollen Änderungen der Temperatur- und/oder Druckgrößen kommt es zu Wechseln von einem Aggregatzustand in den anderen. Diese Veränderungen sind Erstarrung, Verdampfung, Schmelzen, Sublimation, umgekehrte Sublimation, Ionisation und Deionisation.

Nachfolgend präsentieren wir eine Vergleichstabelle mit den wichtigsten Unterschieden, die zwischen den grundlegenden Aggregatzuständen bestehen:

Eigentum	Bedingung solide	Bedingung Flüssigkeit	Bedingung gasförmig	Bedingung plasmatisch
Art der Angelegenheit	Feste Angelegenheit	Flüssigkeiten mit Viskosität	Gase	Heiße Gase (mit elektrischer Ladung)
Attraktion zwischen Partikeln	hoch	Mittlere	Kurz	Kurz
Mobilität von Partikeln	Kurz	Mittlere	hoch	hoch
Volumen	Mit Volumen	Mit Volumen	Keine Lautstärke	Keine Lautstärke
Gestalten	Definiert	Unbefristet	Unbefristet	Unbefristet
Beispiel	Steine	Wasser	Wasserdampf	Plasma Fernseher

Fester Zustand

Der Festkörper wird als feste Materie wahrgenommen, die Veränderungen in Form und Volumen widersteht. In Festkörpern haben die Teilchen eine größere Anziehungskraft zueinander, was ihre Bewegung und die Interaktionsmöglichkeiten verringert. Zum Beispiel: Steine, Holz, Metallutensilien, Glas, Eis und Graphit.

Das Festkörpereigenschaften Sie sind:

• Die Anziehungskraft zwischen den einzelnen Teilchen ist größer als die Energie, die die Trennung bewirkt.
• Die Partikel verriegeln sich selbst in ihrer Position und begrenzen ihre Schwingungsenergie.
• Es behält seine Form und sein Volumen.

Flüssigen Zustand

Der flüssige Zustand entspricht Flüssigkeiten, deren Volumen konstant ist, sich aber der Form ihres Behälters anpasst. Zum Beispiel: Wasser, Kaltgetränke, Öl und Speichel.

Das Eigenschaften des flüssigen Zustands Sie sind:

• Die Partikel ziehen sich an, aber der Abstand ist größer als bei Festkörpern.
• Partikel sind dynamischer als Festkörper, aber stabiler als Gase.
• Es hat ein konstantes Volumen.
• Seine Form ist unbestimmt. Daher nimmt die Flüssigkeit die Form ihres Behälters an.

Gaszustand

Der gasförmige Zustand entspricht Gasen. Technisch ist es definiert als die Gruppierung von Teilchen mit geringer Anziehungskraft, die sich beim Zusammenprall im Raum ausdehnen. Zum Beispiel: Wasserdampf, Sauerstoff (O₂) und Erdgas.

Das Eigenschaften des gasförmigen Zustands Sie sind:

• Konzentriert weniger Partikel als Feststoffe und Flüssigkeiten.
• Die Teilchen haben wenig Anziehungskraft zueinander.
• Die Teilchen befinden sich in Expansion, sind also dynamischer als Feststoffe und Gase.
• Es hat keine bestimmte Form oder Volumen.

Plasmazustand

Der plasmatische Zustand ist ein ähnlicher Zustand wie der gasförmige, weist jedoch elektrisch geladene, also ionisierte Teilchen auf. Es handelt sich daher um heiße Gase.

Materie im Plasmazustand ist im Weltraum sehr verbreitet und macht tatsächlich 99% der beobachtbaren Materie aus. Der Plasmazustand wird jedoch auch bei einigen terrestrischen Phänomenen natürlich reproduziert. Es kann auch für verschiedene Zwecke künstlich hergestellt werden.

Zum Beispiel gibt es Plasma in der Sonne, in Sternen und Nebeln. Es ist auch in den Polarlichtern, in Blitzen und im sogenannten Feuer von San Telmo vorhanden. Beispiele für ihre künstliche Herstellung sind Plasmafernseher, Leuchtstoffröhren und Plasmalampen.

Das Eigenschaften des Plasmazustands Sie sind:

• Es fehlt an definierter Form und Volumen.
• Seine Teilchen sind ionisiert.
• Es fehlt das elektromagnetische Gleichgewicht.
• Es ist ein guter elektrischer Leiter.
• Es bildet Fäden, Schichten und Strahlen, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt wird.

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Änderungen der Sachlage

Die Zustandsänderungen von Materie sind Prozesse, die es ermöglichen, dass sich die räumliche Struktur der Materie von einem Zustand in einen anderen ändert. Sie hängen von Schwankungen der Umgebungsbedingungen wie Temperatur und/oder Druck ab.

Unter Berücksichtigung der grundlegenden Aggregatzustände sind die Aggregatzustandsänderungen: Erstarrung, Verdampfung, Fusion, Sublimation, inverse Sublimation, Ionisation und Deionisation.

Schmelzen oder Schmelzen. Es ist der Übergang vom festen in den flüssigen Zustand. Es tritt auf, wenn der Feststoff höheren Temperaturen als üblich ausgesetzt wird, bis er schmilzt. Es tritt auf, weil die hohen Temperaturen, denen der Feststoff ausgesetzt ist, dazu führen, dass sich die Partikel mehr trennen und sich leichter bewegen.

Erstarrung. Erstarrung ist der Übergang vom flüssigen in den festen Zustand. Wenn die Temperatur einer Flüssigkeit sinkt, beginnen sich die Partikel einander anzunähern und die Bewegung zwischen ihnen wird verringert. Beim Erreichen des Gefrierpunktes werden sie zu Feststoffen.

Verdampfung. Verdampfen ist der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand. Es tritt auf, wenn die Temperatur spürbar ansteigt, wodurch die Wechselwirkung zwischen den Partikeln unterbrochen wird. Dies verursacht ihre Trennung und erhöhte Bewegung, wodurch ein Gas entsteht.

Kondensation. Kondensation ist der Übergang vom gasförmigen in den flüssigen Zustand. Mit sinkender Temperatur und/oder steigendem Druck verlieren die Gaspartikel etwas an Mobilität und nähern sich einander an. Diese Näherung erklärt den Übergang vom Gas in die Flüssigkeit.

Sublimation. Sublimation ist der Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand, ohne den flüssigen Zustand zu durchlaufen. Es kommt beispielsweise in Naphthalinkugeln vor. Diese Kugeln, die verwendet werden, um Motten von Schränken fernzuhalten, haben die Eigenschaft, mit der Zeit selbst zu verblassen. Dies bedeutet, dass sie vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen, ohne den flüssigen Zustand zu durchlaufen.

Umgekehrte Sublimation. Es wird inverse Sublimation, regressive Sublimation, Abscheidung oder Kristallisation genannt, um auf direktem Weg vom gasförmigen in den festen Zustand überzugehen.

Ionisation Ionisation ist der Wechsel von Gas zu Plasma, der auftritt, wenn Gasteilchen elektrisch geladen werden, was beim Erhitzen eines Gases möglich ist.

Entionisierung Die Deionisation besteht aus dem Übergang vom Plasmazustand in den gasförmigen Zustand. Es ist daher der entgegengesetzte Prozess zur Ionisation.

Als nächstes präsentieren wir eine Tabelle, die die Veränderungen der Materie zusammenfasst und für jede ein Beispiel aufführt.

Prozess	Status Änderung	Beispiel
Verschmelzung	Fest bis flüssig.	Taut.
Erstarrung	Flüssig bis fest.	Eis.
Verdampfung	Flüssig bis gasförmig.	Wasserdampf.
Kondensation	Gasförmig bis flüssig.	Regen.
Sublimation	Fest bis gasförmig.	Trockeneis.
Umkehrsublimation	Gasförmig bis fest.	Schnee.
Ionisation	Gasförmig zu Plasma.	Leuchtreklamen.
Entionisierung	Plasmatisch bis gasförmig.	Der Rauch, der daraus entsteht lösche eine Flamme.

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Neue Aggregatzustände

Derzeit haben wissenschaftliche Untersuchungen durch künstliche Verfahren neue Aggregatzustände der Materie gefunden. Die bekanntesten basieren auf der Temperatur und sind das Bose-Einstein-Kondensat, das fermionische Kondensat und der superfeste Zustand.

Andere Theorien über mögliche Zustände der Materie werden jedoch noch untersucht, wie das Rydberg-Molekül, der Quanten-Hall-Zustand, photonische Materie und das Tröpfchen.

Bose-Einstein-Kondensat (BEC)

Der als Bose-Einstein-Kondensat (BEC) bekannte Zustand tritt auf, wenn bestimmte Gase Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273,15 ° C) ausgesetzt sind und eine solche Dichte und einen solchen Gefrierpunkt erreichen, dass Atome nicht bewegt werden können.

Es handelt sich um einen Aggregatzustand, der 1995 künstlich hergestellt wurde. Seitdem wird er auch als fünfter Aggregatzustand bezeichnet.

Ein Beispiel für BEC sind Materialien mit Supraleitfähigkeit, das heißt, sie können Strom ohne Widerstand und ohne Energieverlust übertragen.

Das Eigenschaften des kondensierten Zustands von Bose-Einstein sind:

• Seine Teilchen sind Bosonen.
• Es ist nur auf subatomarer Ebene beobachtbar.
• Es weist Supraleitfähigkeit auf (elektrischer Widerstand null).
• Sein Zustand minimaler Energie wird als Grundzustand bezeichnet.

Tauchen Sie ein in: Bose-Einstein-Konsensstatus

Graf von Fermi

Fermi-Kondensat oder Fermion-Kondensat ist eines, bei dem die Materie supraflüssig ist, dh sie hat keinen Grad an Viskosität. Das Verhalten des fermionischen Zustands ähnelt eher einer Welle als einem Teilchen. Es ist mit dem Bose-Einstein-Zustand verwandt.

Das Eigenschaften des fermionischen Kondensators Sie sind:

• Seine Teilchen sind Fermionen (und keine Bosonen).
• Es tritt bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auf.
• Seine Stabilität hält nur sehr kurze Zeit an.

Super solide

Der Superfeststoff ist ein Zustand, in dem Materie mit den Eigenschaften einer Supraflüssigkeit im Raum angeordnet ist. Erst 2017 wurden eindeutige Beweise für seine Existenz gefunden. Es wird noch untersucht, ebenso wie andere hypothetische Zustände.

Siehe auch:

• Eigenschaften der Materie
• Intensive und umfangreiche Eigenschaften der Materie