除了固體,液體,氣體,還有5種物質形態

2020-12-04 關注未來世界

物質的物理狀態有許多種,最基本的是固體、液體和氣體。但除此之外,您還聽說過其它哪些物理狀態?小編在這裡介紹一些大多數人可能不太熟悉的物理狀態。

固體

在固體中,基本粒子的動能很小,只有微弱的振動,它們在引力的作用下,緊密地堆積在一起,並保持著固定的空間關係。根據基本粒子排列是否有序,固體可以分為兩大類,即晶體和非晶體。舉例來說,冰和金屬都是有序的晶體固體;玻璃、大部分聚合物和煤炭是無定形固體。

液體

液體中的基本粒子,就像固體中的基本粒子一樣,相互之間存在引力。但是,液體的基本粒子之間的距離比固體大,有更多的空間,因此儘管液體的體積可以保持不變,但它可以變形和流動。

氣體

氣體是沒有固定體積和形狀的流體,它的基本粒子之間有很大的空間,可以壓縮也可以膨脹。基本粒子具有很高的動能,可以自由運動,如果沒有限制和約束,它們可以向周圍的空間無限地擴散;當在有限的容器中時,它們可以填滿容器內所有的空間。

等離子體

天然的等離子體在地球上並不常見,但它可能是宇宙中最常見的物理狀態。等離子體與氣體的物理狀態十分相近,沒有固定的形狀和體積。但基本粒子的行為非常不同,等離子體的基本粒子帶有電荷,並且具有很高的動能,因此等離子體具有導電性。舉例來說,像太陽一樣的恆星從本質上來看就是溫度極高的等離子體球。地球上的高能放電現象,比如雷電、極光,也會擊穿大氣層產生等離子體。

夸克-膠子等離子體

根據大爆炸理論,在大爆炸發生後不久,宇宙溫度很高,因此沒有成形的天體。宇宙中所有的物質都混在一起,形成一種又熱又緻密的"粒子湯"。之所以稱之為「湯」,是因為它是名副其實的液體,組成這種湯的基本粒子是夸克和膠子。在地球上,科學家使用高能粒子加速器,可以模擬產生夸克-膠子等離子體。

玻色-愛因斯坦凝聚態

當物質冷卻到接近絕對零度(-273.15攝氏度)時,基本粒子的運動幾乎完全停止,粒子與粒子之間幾乎沒有動能的傳遞。所以,粒子之間開始凝聚,形成一個"超級粒子"。單個粒子失去它本身的性質,成為"超級粒子"的一部分。已知氦原子在接近絕對零度時,可以形成玻色-愛因斯坦凝聚態;在極端條件下,光子也能被凍住,形成玻色-愛因斯坦凝聚態。

超導體

當接近絕對零度時,電子可以在某些材料中暢通無阻,材料的這種零電阻狀態稱為超導電性。物理學家正在努力尋找常溫超導材料,它將為遠距離無損電力傳輸、醫療檢測等方面帶來革命性的進步。

超流體

超流體是一種完全不具有黏性的狀態,所以流動性超級強。如果將超流體注入一個像遊泳圈的環形容器中,因為沒有內摩擦力,所以不會損失動能,它可以沿著環形通道永無休止地流動。例如液氦,在接近絕對零度(<2.17K)時,就會呈現出超流體的特性。一些物理學家認為,宇宙中的中子星內部,可能存在超流體,另一些物理學家認為,宇宙中的暗物質也是超流體,還有人懷疑時空本身就是一種超流體。

簡併物質

在極高的密度或極低的溫度下,電子可以填滿原子核外所有可用的量子能級,產生一個稱為簡併壓力的反向壓力。中子星的中子會發生簡併,以防止中子星坍縮變成黑洞。

結語

宇宙中存在形形色色的物質形態,人類能掌握並利用的還很少。

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    上面所講的四種狀態之外還有「超臨界態」、「超固態」以及「中子態」等等,這三種狀態也是科學科技領域裡面常提到的。5.超臨界態超臨界態指的是物質的壓力和溫度同時超過它的臨界壓力和臨界溫度的狀態,這是一種特殊的流體,在臨界點附近,它有很大的可壓縮性,適當增加壓力可使它的密度接近一般液體的密度,因而有很好的溶解其他物質的性能,例如超臨界態的水可以溶解正烷烴等。不過超臨界態物質的黏度只有一般液體的1/12至1/4,然而它的擴散係數卻比一般液體大7至24倍,近似於氣體。
  • 物質有固體、液體和氣體三種形態,火是什麼態?光又是什麼態?
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    打碎固體時,需要破壞固體內分子(或者原子)間的化學鍵,這個過程是需要消耗能量的,如果碎到了分子(或者原子)程度自然就成了液體,其實整個過程消耗的能量足以把固體融化為液體,所以「打碎」與「加熱融化」最終的結果是等價的。
  • 物質的形態,只存在液態、固態和氣態嗎?其實還有一種人造狀態
    或許你已經發現,隨意向一個人提問,物質有哪幾種表現形態,人們可能都會不假思索地回答,固態、液態和氣體,畢竟現今的物質形態常見的只有氣態、液態和固態,對這三態來說人們尤為熟悉,所謂固態是指具有固定形狀的物質,例如石頭木頭等,從這一點來看,液體和氣體都不具備這一特徵,人類想要改變固體的形狀,就必須對它施力,比如擠壓或拉長,都能改變固體的體積,通常來說這一變化不會多麼顯著
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  • 除了氣體、液體、固體之外的第五態——液態光
    2017年6月5日(農曆2017年5月11日),人類首次造出「液態光」 稱為物質第五態。如果光變成和水一樣的液體,它會發生什麼?這並不是一個腦洞。其實,在某些特定情況下,光的確可以變成液體,成為一種超流體,但是,要實現這種效應需要非常苛刻的條件,因為液態光屬於玻色-愛因斯坦凝聚態——這種凝聚態的又稱為「物質的第五態」(共有六種物態,其他五個分別為氣態、液態、固態、等離子態
  • 除了固液氣三態,物質還有其他形態嗎?
    物質的固態、液態、氣態是生活中常見的形態,例如水有冰塊、液態水、水蒸氣三種形態。那麼我們想像一下,把水蒸氣繼續加熱,會發生什麼?除了高溫能產生等離子態以外,用強大的紫外線、X射線、γ射線照射氣體,也能產生等離子態。生活中常見的霓虹燈,點亮後燈管裡的氣體就是等離子體。如果放在宇宙範圍,等離子態的物質更為常見,因為恆星內部的溫度非常高,那裡的物質基本上都是等離子態的。
  • 太陽到底是氣體、液體還是固體?都不是,答案居然是這個!
    太陽到底是氣體、液體還是固體?都不是,答案居然是這個!我不知道你是否考慮過一個問題:太陽是固體還是液體還是氣體?有人會說:它應該是固體吧嗎?氣體如何聚集成球?不會消失嗎?有些人可能會說:它怎麼散走?萬有引力在太陽質量的尺度下遠遠超過我們日常生活中所能想像的級別,氣體也不會丟失所以太陽應該是一種氣體。但是,小編很遺憾地告訴這些人這些陳述是不準確的,事實上太陽的狀態是一種完全不同於眾所周知的固液氣體的狀態,稱為等離子態,也稱為等離子體。
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  • 沙子究竟是固體、液體、還是氣體?MIT 教授提出新解釋模型
    如果一個人慢跑在沙灘上,那麼沙子則像固體支撐著他們的重量;把它放在沙漏中,沙子則又像液體一樣從縫隙流出;如果小孩子跌倒並踢到一堆沙,沙子粒又會互相碰撞交互,就像氣體一樣。像沙子這樣的顆粒狀物質無處不在。
  • 太陽是液體、氣體還是固體?科學家:它實際的形態你根本想不到
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    物質的固態、液態、氣態是生活中常見的形態,例如水有冰塊、液態水、水蒸氣三種形態。那麼我們想像一下,把水蒸氣繼續加熱,會發生什麼? 我們知道,物質是由原子構成,水蒸氣也不例外,而原子是由帶正電的原子核與帶負電的電子構成。