Материја је „ствар“ која сачињава свемир - све што заузима простор и има масу, је материја.
Сва материја се састоји од атома, који су сачињени од протона, неутрона и електрона.
Атоми се удружују и формирају молекуле, који су грађевни блокови свих врста материје, према Државном универзитету Васхингтон. И атоми и молекули држе се заједно у облику потенцијалне енергије која се назива хемијска енергија. За разлику од кинетичке енергије, која је енергија објекта у покрету, потенцијална енергија је енергија смештена у објекту.
Пет фаза материје
Постоје четири природна стања материје: Чврсти део, течност, гасови и плазма. Пето стање су Босе-Ајнштајнови кондензати које производи човек.
Солидс
Чврсте су честице сабијене заједно да се не померају много. Електрони сваког атома су стално у покрету, тако да атоми имају малу вибрацију, али су фиксни у свом положају. Због тога честице у чврстом материју имају веома ниску кинетичку енергију.
Чврсти остаци имају дефинитиван облик, као и масу и запремину и не одговарају облику посуде у коју су смештени. Чврсти састојци такође имају високу густину, што значи да су честице чврсто сабијене.
Течности
У течности, честице су сложеније паковане него у чврстом стању и способне су да се теку једна око друге, дајући течности неодређен облик. Стога ће течност бити у складу са обликом његове посуде.
Попут чврстих материја, течности (које су већине ниже густине него круте материје) је невероватно тешко стиснути.
Гасови
У гасу, честице имају велики простор између себе и имају високу кинетичку енергију. Гас нема дефинисан облик или запремину. Ако су непречишћени, честице гаса ће се ширити у недоглед; ако се затвори, гас ће се проширити да напуни свој контејнер. Када се гас стави под притисак смањењем запремине контејнера, смањује се простор између честица и гас се компримира.
Плазма
Плазма није уобичајено стање материје овде на Земљи, али можда је најчешће стање материје у свемиру, према Јефферсон Лаборатори. Звезде су у суштини прегрејане куглице плазме.
Плазма се састоји од високо наелектрисаних честица изузетно високе кинетичке енергије. Племенити гасови (хелијум, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) често се користе за прављење ужарених знакова помоћу електричне енергије која их јонизује у стање плазме.
Босе-Ајнштајнов кондензат
Кондензат Босе-Еинстеин (БЕЦ) створен је од стране научника 1995. Користећи комбинацију ласера и магнета, Ериц Цорнелл и Царл Веиман, научници из Заједничког института за лабораторијску астрофизику (ЈИЛА) у Боулдеру, Цолорадо, охладили су узорак рубидијума на неколико степени од апсолутне нуле. При овој екстремно ниској температури, молекуларно кретање се приближава заустављању. Пошто готово да нема кинетичке енергије која се преноси са једног атома на други, атоми почињу да се зближавају. Нема више хиљада засебних атома, већ само један "супер атом".
БЕЦ се користи за проучавање квантне механике на макроскопском нивоу. Чини се да се светлост успорава док пролази кроз БЕЦ, што научницима омогућава проучавање парадокса честица / талас. БЕЦ такође има многа својства вишка течности или течности која тече без трења. БЕЦ се такође користе да симулирају услове који могу постојати у црним рупама.
Пролазимо кроз фазу
Додавање или уклањање енергије из материје проузрокује физичку промену како се материја прелази из једног у друго стање. На пример, додавање топлотне енергије (топлоте) течној води узрокује да она постане пара или пара (гас). А уклањање енергије из течне воде узрокује да она постане лед (чврста супстанца). Физичке промене могу настати и кретањем и притиском.
Топљење и замрзавање
Када се топлота примени на чврсту супстанцу, њене честице почињу брже вибрирати и одмичу се даље. Када твар достигне одређену комбинацију температуре и притиска, тачке топљења, чврста супстанца ће се почети топити и претворити у течност.
Када су два стања материје, као што су чврста и течна, под равнотежном температуром и притиском, додатна топлота додата у систем неће узроковати пораст укупне температуре материје све док читав узорак не достигне исто физичко стање. На пример, када лед ставите у чашу воде и оставите га на собној температури, лед и вода ће на крају доћи до исте температуре. Док се лед топи од топлоте која долази из воде, остаће на нула степени Целзијуса док се цела коцка леда не отопи пре него што настави да се загрева.
Када се из течности одстрани топлота, честице се успоравају и почињу да се таложе на једном месту унутар материје. Када твар достигне довољно хладну температуру под одређеним притиском, тачком смрзавања, течност постаје чврста супстанца.
Већина течности се скупља током замрзавања. Вода се, међутим, шири када се смрзне у лед, узрокујући да се молекули шире даље и смањују густину, због чега лед лебди на води.
Додавање додатних супстанци, попут соли у води, може променити тачке топљења и смрзавања. На пример, додавање соли снегу смањиће температуру која вода смрзава на путевима, чинећи је безбеднијом за возаче.
Постоји и тачка, позната као трострука тачка, где чврсте течности, течности и гасови постоје истовремено. Вода, на пример, постоји у сва три стања при температури 273,16 Келвина и притиску 611,2 паскала.
Сублимација
Када се чврста супстанца претвара директно у гас без проласка кроз течну фазу, поступак је познат и као сублимација. То се може догодити или када се температура узорка брзо повећава преко тачке кључања (флеш испаравање) или када се нека супстанца „замрзне-осуши“ хлађењем под вакуум условима, тако да вода у супстанци подлеже сублимацији и уклања се из узорак. Неколико испарљивих материја подвргнути ће се сублимацији на собној температури и притиску, као што је смрзнути угљен-диоксид или суви лед.
Испаривање
Испаравање је претварање течности у гас и може се догодити или испаравањем или кључањем.
Будући да су честице течности у сталном покрету, оне се често сударају једна са другом. Сваки судар такође узрокује пренос енергије, а када се довољно енергије пренесе на честице у близини површине, они могу бити потпуно одбачени од узорка као слободне честице гаса. Течности се хладе док испарају јер се енергија која се преноси на површинске молекуле, што узрокује њихово бекство, одводи са собом.
Течност кључа када се течности дода довољно топлоте да се испод површине формирају мјехурићи паре. Тачка кључања је температура и притисак при којем течност постаје гас.
Кондензација и таложење
Кондензација настаје када гас изгуби енергију и окупи се да би створио течност. На пример, водена пара кондензује у течну воду.
Таложење настаје када се гас трансформише директно у чврсту супстанцу, без проласка кроз течну фазу. Водена пара постаје лед или мраз када ваздух који додирује чврсту супстанцу, као што је трава, хладнији од остатка ваздуха.
