تمام مواد از اتم‌ها ساخته شده‌اند. هر ماده (اکسیژن ، سرب ، نقره ، نئون و ...) دارای تعداد منحصر به فردی از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌هاست. به عنوان مثال اکسیژن دارای 8 پروتون، 8 نوترون و 8 الکترون است. هیدروژن دارای 1 پروتون و 1 الکترون است. اتم‌های منفرد می‌توانند با سایر اتم‌ها ترکیب شوند تا مولکول‌هایی را تشکیل دهند. مولکول‌های آب حاوی دو اتم هیدروژن H و یک اتم اکسیژن O هستند و از نظر شیمیایی H2O نامیده می‌شوند. اکسیژن و نیتروژن مهمترین اجزای هوا هستند و در طبیعت به عنوان مولکول‌های دیاتومیک (دو اتمی) رخ می‌دهند. صرف نظر از نوع مولکول، ماده به صورت عادی به صورت جامد، مایع یا گاز وجود دارد. ما این خاصیت ماده را فاز یا حالت ماده می‌نامیم. سه حالت عادی ماده دارای خصوصیاتی منحصر به فرد هستند.
 
حالات ماده مرزهای بین مراحل مختلف ماده را مشخص می‌کنند و با سازمان و ترکیب فیزیکی ماده در ارتباط هستند. آنها اشکال مختلفی را که ماده در آنها وجود دارد تعریف می‌کنند. بگذارید نگاهی به حالات مختلف ماده بیندازیم و سعی کنیم فرآیندهای انتقال فاز را درک کنیم.
 
جامد:
هنگامی که در حالت جامد قرار داریم، مولکول‌های یک ماده کاملاً به یکدیگر متصل هستند. از آن جا که مولکول‌ها دارای موقعیت ثابت در فضا هستند، یک جامد، سفت و سختی را از خود نشان می‌دهد و شکل مشخصی دارد. فاصله بین مولکولی در حالی در یک جامد کمترین است که نیروهای بین مولکولی دارای قوی‌ترین جاذبه هستند. هنگامی که برای یک ماده در حالت جامد آن قدر گرما تأمین شود که دمای آن تا نقطه ذوب آن بالا برود، این ماده حالت مایع به دست می‌آورد. استثناء این قاعده در صورتی است که ماده جامد یک ماده عالی باشد. جامدی که در گرمایش مستقیماً حالت گازی را به دست می‌آورد به عنوان عالی شناخته می‌شود. کافور نمونه‌ای از مواد عالی است. نمونه‌هایی از مواد جامد شامل چوب، آهن، یخ، سنگ و غیره است.
 
مایع:
نیروهای جاذبه بین مولکول‌ها در یک مایع کمتر از آن‌هایی است که در یک جامد وجود دارند و بیشتر از آن‌هایی است که در یک گاز وجود دارند. یک ماده در حالت مایع شکل مشخصی ندارد. شکل آن با شکل ظرف ماده مشخص می‌شود. هنگامی که یک مایع به نقطه جوش خود برسد، حالت گازی به دست می‌آورد. اگر با خنک کردن آن، گرما از یک مایع خارج شود، با رسیدن به نقطه انجمادش، به حالت جامد تغییر می‌کند. نمونه‌هایی از مایعات شامل آب، خون، جیوه، شیر و غیره است.
 
گاز:
در این حالت، مولکول‌های گاز در حالت حرکت تصادفی قرار دارند. آن‌ها کمترین نیروهای بین مولکولی جاذبه را نشان می‌دهند و از این رو گازها شکل مشخصی ندارند. فواصل بین مولکولی بسیار زیاد است که به موجب آن ذرات گازها به طور گسترده‌ای از یکدیگر جدا می‌شوند. چگالی و چسبندگی گاز نسبت به مواد جامد و مایعات کمتر است. مولکول‌های گازی در برابر تغییرات دما و فشار بسیار آسیب پذیر هستند. هنگامی که یک گاز خنک می‌شود، حالت مایع به دست می‌آورد که سپس در خنک کننده‌های بیشتر حالت جامد به دست می‌آورد. نمونه‌هایی از گازها شامل هوا، بخار آب، هلیوم، ازن و غیره است.
 
به ما به طور کلی در مورد سه حالت ماده که در بالا ذکر شد آموزش داده می‌شود. این نسبتاً کمتر شناخته شده است که ماده در واقع در بیش از سه حالت مجزا وجود دارد. در این جا چهار مورد دیگر وجود دارد که ارائه می‌شود.
 
پلاسما:
گازی که از یون‌های آزاد شناور تشکیل شده است به عنوان پلاسما شناخته می‌شود. یون‌های شناور آزاد معمولاً اتم‌هایی هستند که به دلیل از دست دادن برخی از الکترون‌های خود دارای بار مثبت خالص هستند. یون‌ها همچنین می‌توانند به شکل الکترون‌های آزاد باشند. در شرایط ایجاد پلاسما، خود اتم‌ها شروع به تجزیه می‌کنند، الکترون‌ها از مدار خود دور هسته جدا می‌شوند و یونی با بار مثبت را پشت سر خود باقی می‌گذارند. مخلوط حاصل از اتم‌های خنثی، الکترون‌های آزاد و یونهای بارشی، پلاسما نامیده می‌شود. بنابراین، بارهای مثبت و منفی می‌توانند به طور مستقل حرکت کنند و مولکول‌های پلاسما را که به صورت الکتریکی رسانا هستند تشکیل دهند. پلاسما شکل مشخصی ندارد و به صورت ابرهایی شبیه گاز است. از آن جا که خواص پلاسما کاملاً متفاوت از مواد جامد، مایعات و گازها است، پلاسما به عنوان یک حالت جداگانه از ماده در نظر گرفته می‌شود. نمونه‌هایی از پلاسما عبارتند از: شفق شمالی، قوس‌های جوشکاری و صاعقه.
 
چگالیده بوز-انیشتین:
ماده‌ در این حالت، ماده‌ای است متشکل از بوزون‌های خنک شده تا دماهای نزدیک به صفر مطلق. در این حالت، بیشتر اتم‌ها به پایین‌ترین حالت کوانتومی پتانسیل خارجی فرو می‌ریزند. در این شرایط ، اثرات کوانتومی در مقیاس بزرگتر دیده می‌شوند.
 
سیال فوق بحرانی:
دما و شرایط تحت فشار که در آن مرزی بین فازهای ماده وجود ندارد، به عنوان نقطه بحرانی یک ماده شناخته می‌شود. هنگامی که یک ماده در دما و فشار بالاتر از نقطه بحرانی خود قرار دارد، به این عنوان شناخته می‌شود که در حالت فوق بحرانی قرار دارد. حالات ماده مرزهای بین مراحل مختلف ماده را مشخص می‌کنند و با سازمان و ترکیب فیزیکی ماده در ارتباط هستند. در این حالت، یک ماده خاصیت انتشار را با گازها به اشتراک می‌گذارد و خاصیت حل کنندگی مایعات را اتخاذ می‌کند.
 
ماده رو به انحطاط:
در این حالت، ماده دارای چگالی بسیار بالایی است. فشاری که ماده انحطاطی حفظ می‌کند تحت عنوان فشار انحطاط شناخته می‌شود. غالباً در این حالت، چگالی زیاد است. افزایش دمای ماده رو به انحطاط تأثیر کمی در فشار کل آن دارد. در دماهای بسیار بالا، فشار حرارتی افزایش می‌یابد. یکی از نمونه‌های شناخته شده ماده انحطاطی ماده عجیب است که گمان می رود در ستاره های نوترونی وجود داشته باشد.
 
آنچه در مورد حالات مختلف ماده جالب است تنوع گسترده‌ در اشکالی است که یک ماده می‌تواند در آن حالات به خود بگیرد. به آن فکر کنید و خواهید فهمید که چگونه یک ماده مشابه در چهار یا پنج شکل مختلف می‌تواند وجود داشته باشد و خصوصیات فیزیکی مختلفی از خود نشان دهد. جالب است بدانید که چگونه شرایط دما و فشار باعث انتقال در حالات مختلف موادی می‌شود که جهان ما را تشکیل می‌دهند.
 
منبع: مانالی اوک