『壹』 物質都有哪些形態最新發現的物質形態是什麼
現在最新物質形態主要有10種:
1.固態
嚴格地說,物理上的固態應當指「結晶態」,也就是各種各樣晶體所具有的狀態。最常見的晶體是食鹽(化學成份是氯化鈉,化學符號是NaCl)。你拿一粒食鹽觀察(最好是粗製鹽),可以看到它由許多立方形晶體構成。如果你到地質博物館還可以看到許多顏色、形狀各異的規則晶體,十分漂亮。物質在固態時的突出特徵是有一定的體積和幾何形狀,在不同方向上物理性質可以不同(稱為「各向異性」);有一定的熔點,就是熔化時溫度不變。
在固體中,分子或原子有規則地周期性排列著,就像我們全體做操時,人與人之間都等距離地排列一樣。每個人在一定位置上運動,就像每個分子或原子在各自固定的位置上作振動一樣。我們將晶體的這種結構稱為「空間點陣」結構。
2.液態
液體有流動性,把它放在什麼形狀的容器中它就有什麼形狀。此外與固體不同,液體還有「各向同性」特點(不同方向上物理性質相同),這是因為,物體由固態變成液態的時候,由於溫度的升高使得分子或原子運動劇烈,而不可能再 保持原來的固定位置,於是就產生了流動。但這時分子或原子間的吸引力還比較大,使它們不會分散遠離,於是液體仍有一定的體積。實際上,在液體內部許多小的區域仍存在類似晶體的結構——「類晶區」。流動性是「類晶區」彼此間可以移動形成的。我們打個比喻,在柏油路上送行的「車流」,每輛汽車內的人是有固定位置的一個「類晶區」,而車與車之間可以相對運動,這就造成了車隊整體的流動。
3.氣態
液體加熱會變成氣態。這時分子或原子運動更劇烈,「類晶區」也不存在了。由於分子或原子間的距離增大,它們之間的引力可以忽略,因此氣態時主要表現為分子或原子各自的無規則運動,這導致了我們所知的氣體特性:有流動性,沒有固定的形狀和體積,能自動地充滿任何容器;容易壓縮;物理性質「各向同性」。
顯然,液態是處於固態和氣態之間的形態。
4.非晶態——特殊的固態
普通玻璃是固體嗎?你一定會說,當然是固體。其實,它不是處於固態(結晶態)。對這一點,你一定會奇怪。
這是因為玻璃與晶體有不同的性質和內部結構。
你可以做一個實驗,將玻璃放在火中加熱,隨溫度逐漸升高,它先變軟,然後逐步地熔化。也就是說玻璃沒有一個固定的熔點。此外,它的物理性質也「各向同性」。這些都與晶體不同。
經過研究,玻璃內部結構沒有「空間點陣」特點,而與液態的結構類似。只不過「類晶區」彼此不能移動,造成玻璃沒有流動性。我們將這種狀態稱為「非晶態」。
嚴格地說,「非晶態固體」不屬於固體,因為固體專指晶體;它可以看作一種極粘稠的液體。因此,「非晶態」可以作為另一種物態提出來。
除普通玻璃外,「非晶態」固體還很多,常見的有橡膠、石蠟、天然樹脂、瀝青和高分子塑料等。
5.液晶態——結晶態和液態之間的一種形態
「液晶」現在對我們已不陌生,它在電子表、計算器、手機、傳呼機、微型電腦和電視機等的文字和圖形顯示上得到了廣泛的應用。
「液晶」這種材料屬於有機化合物,迄今人工合成的液晶已達5000多種。
這種材料在一定溫度范圍內可以處於「液晶態」,就是既具有液體的流動性,又具有晶體在光學性質上的「各向異性」。它對外界因素(如熱、電、光、壓力等)的微小變化很敏感。我們正是利用這些特性,使它在許多方面得到應用。
上述幾種「物態」,在日常條件下我們都可以觀察到。但是隨著物理學實驗技術的進步,在超高溫、超低溫、超高壓等條件下,又發現了一些新「物態」。
6.超高溫下的等離子態
這是氣體在約幾百萬度的極高溫或在其它粒子強烈碰撞下所呈現出的物態,這時,電子從原子中游離出來而成為自由電子。等離子體就是一種被高度電離的氣體,但是它又處於與「氣態」不同的「物態」——「等離子態」。
太陽及其它許多恆星是極熾熱的星球,它們就是等離子體。宇宙內大部分物質都是等離子體。地球上也有等離子體:高空的電離層、閃電、極光等等。日光燈、水銀燈里的電離氣體則是人造的等離子體。
7.超高壓下的超固態
在140萬大氣壓下,物質的原子就可能被「壓碎」。電子全部被「擠出」原子,形成電子氣體,裸露的原子核緊密地排列,物質密度極大,這就是超固態。一塊乒乓球大小的超固態物質,其質量至少在1000噸以上。
已有充分的根據說明,質量較小的恆星發展到後期階段的白矮星就處於這種超固態。它的平均密度是水的幾萬到一億倍。
8.超高壓下的中子態
在更高的溫度和壓力下,原子核也能被「壓碎」。我們知道,原子核由中子和質子組成,在更高的溫度和壓力下質子吸收電子轉化為中子,物質呈現出中子緊密排列的狀態,稱為「中子態」。
已經確認,中等質量(1.44~2倍太陽質量)的恆星發展到後期階段的「中子星」,是一種密度比白矮星還大的星球,它的物態就是「中子態」。
更大質量恆星的後期,理論預言它們將演化為比中子星密度更大的「黑洞」,目前還沒有直接的觀測證實它的存在。至於 「黑洞」中的超高壓作用下物質又呈現什麼物態,目前一無所知,有待於今後的觀測和研究。
物質在高溫、高壓下出現了反常的物態,那麼在低溫、超低溫下物質會不會也出現一些特殊的形態呢?下面講到的兩種物態就是這類情況。
9.超導態
超導態是一些物質在超低溫下出現的特殊物態。最先發現超導現象的,是荷蘭物理學家卡麥林·昂納斯(1853~1926年)。1911年夏天,他用水銀做實驗,發現溫度降到4.173K的時候(約-269℃),水銀開始失去電阻。接著他又發現許多材料都又有這種特性:在一定的臨界溫度(低溫)下失去電阻(請閱讀「低溫和超導研究的進展」專題)。卡麥林·昂納斯把某些物質在低溫條件下表現出電阻等於零的現象稱為「超導」。超導體所處的物態就是「超導態」,超導態在高效率輸電、磁懸浮高速列車、高精度探測儀器等方面將會給人類帶來極大的益處。
超導態的發現,尤其是它奇特的性質,引起全世界的關注,人們紛紛投入了極大的力量研究超導,至今它仍是十分熱門的科研課題。目前發現的超導材料主要是一些金屬、合金和化合物,已不下幾千種,它們各自對應有不同的「臨界溫度」,目前最高的「臨界溫度」已達到130K(約零下143攝氏度),各國科學家正在拚命努力向室溫(300K或27℃)的臨界溫度沖刺。
超導態物質的結構如何?目前理論研究還不成熟,有待繼續探索。
10.超流態
超流態是一種非常奇特的物理狀態,目前所知,這種狀態只發生在超低溫下的個別物質上。
1937年,前蘇聯物理學家彼得·列奧尼多維奇·卡皮察(1894~1984年)驚奇地發現,當液態氦的溫度降到2.17K的時候,它就由原來液體的一般流動性突然變化為「超流動性」:它可以無任何阻礙地通過連氣體都無法通過的極微小的孔或狹縫(線度約10萬分之一厘米),還可以沿著杯壁「爬」出杯口外。我們將具有超流動性的物態稱為「超流態」。但是目前只發現低於2.17K的液態氦有這種物態。超流態下的物質結構,理論也在探索之中。
上面介紹的只是迄今發現的10 種物態,有文獻歸納說還存在著更多種類的物態,例如:超離子態、輻射場態、量子場態,限於篇幅,這里就不一一列舉了。我們相信,隨著科學的發展,我們一定會認識更多的物態,解開更多的謎,並利用它們奇特的性質造福於人類。
『貳』 除了固體,液體,氣體以外,物質還有哪些形態呢
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?小編在這里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系。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。
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游泳圈的環形容器中,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。
『叄』 物質除了有固態,液態,氣態之外還有什麼其他的狀態嗎
固態,液態,氣態是物質的三大常見狀態,其他狀態還有:
1,「等離子態」
原子是由原子核和電子組成的,通常情況下電子都圍繞著原子核旋轉。然而在幾千攝氏度以上的高溫中,氣態的原子開始拋掉身上的電子,於是帶負電的電子開始自由自在地遊逛,而原子也成為帶正電的離子。溫度愈高,氣體原子脫落的電子就愈多,這種現象叫做氣體的電離化。科學家把電離化的氣體,叫做「等離子態」。除了高溫以外,用強大的紫外線、X射線和丙種射線來照射氣體,也可以使氣體轉變成等離子態。也許你感到這種等離子態很稀罕吧!其實,在廣漠無邊的宇宙中,它是最普遍存在的一種形態。因為宇宙中大部分的發光的星球,它們內部的溫度和壓力都高極了,這些星球內部的物質幾乎都處在等離子態。這是物質的第四種狀態。處於等離子態的物質,電子與原子核「身首異處」,彼此離開。
2,「超固態」
在白矮星裡面,壓力和溫度更高了。在幾百吉帕氣壓的壓力下,不但原子之間的空隙被壓得消失了,就是原子外圍的電子層也都被壓碎了,所有的原子核和電子都緊緊地擠在一起,這時候物質裡面就不再有什麼空隙,這樣的物質,科學家把它叫做「超固態」。白矮星的內部就是充滿這樣的超固態物質。在我們居住著的地球的中心,那裡的壓力達到350吉帕左右,因此也存在著 一定的超固態物質。
3,「中子態」
假如在超固態物質上再加上巨大的壓力,那麼原來已經擠得 的原子核和電子,就不可能再緊了,這時候原子核只好宣告解散,從裡面放出質子和中子。從原子核里放出的質子,在極大的壓力下會和電子結合成為中子。這樣一來,物質的構造發生了根本的 變化,原來是原子核和電子,現在卻都變成了中子。這樣的狀態,叫做「中子態」。中子態物質的密度更是嚇人,它比超固態物質 還要大十多萬倍呢!一個火柴盒那麼大的中子態物質,重30億噸,要有960000多台重型火車頭才能拉動它!在宇宙中,估計只有少 數的恆星,才具有這種形態的物質。
4,非晶態——特殊的固態
普通玻璃是固體嗎?你一定會說,當然是固體。其實,它不是處於固態(結晶態)。對這一點,你一定會奇怪。
這是因為玻璃與晶體有不同的性質和內部結構。
你可以做一個實驗,將玻璃放在火中加熱,隨溫度逐漸升高,它先變軟,然後逐步地熔化。也就是說玻璃沒有一個固定的熔點。此外,它的物理性質也「各向同性」。這些都與晶體不同。
經過研究,玻璃內部結構沒有「空間點陣」特點,而與液態的結構類似。只不過「類晶區」彼此不能移動,造成玻璃沒有流動性。我們將這種狀態稱為「非晶態」。
嚴格地說,「非晶態固體」不屬於固體,因為固體專指晶體;它可以看作一種極粘稠的液體。因此,「非晶態」可以作為另一種物態提出來。
除普通玻璃外,「非晶態」固體還很多,常見的有橡膠、石蠟、天然樹脂、瀝青和高分子塑料等。
『肆』 物質的五種狀態是什麼
固態,液態,氣態,等離子狀態和終止狀態。
物態變化也稱為相變。初中物理講的物態變化是指固、液、氣三種物態間的變化,這種變化是相變中的一類,稱為一級相變。它的特點是:①相變過程中,體積要發生明顯的改變;②相變過程中要吸收或放出所謂的相變潛熱、此外,還有另一類相變,它們沒有以上兩個特點,既不發生體積的突變,也不吸收或放出相變潛熱,但它的某些特性,如熱容量、熱膨脹系數等要發生突變,這類相變稱為二級相變。某些物質在溫度低到一定程度時電阻會突然消失,成為超導體,就是一種二級相變。本書只討論與一級相變有關的問題。
固態,從宏觀上講,是指具有一定的體積和形狀的物體,從微觀上講,是指組成物質的微觀粒子按一定規則周期性、對稱性地排列,因此,我們講的固態是結晶態。組成結晶態的物質微粒都有較強的相互作用力(這種相互作用力稱為「鍵」,常見的有離子鍵、共價鍵、金屬鍵等),這些微粒在各自的平衡位置附近做無規則的振動,一般不能離開自己的平衡位置,因此固體有一定的體積,也有一定的形狀,並且熔化和凝固都有確定的溫度,即有確定的熔點。此外,對於單晶體,它還具有規則的幾何形狀和物理性質各向異性的特點。
液態,從宏觀上講,是指具有一定的體積,不容易被壓縮,但沒有一定的形狀,能夠流動的物體。從微觀上講,組成物質的微粒(以下簡稱為分子)相互間也有較強的作用力,分子的排列情況更接近於固體,只是它們的有規則排列局限於很小的區域內(約在10-7m的范圍內),而眾多的這些小區域之間則是完全無序地聚合在一起。組成液體的分子的運動主要也是在某一平衡位置附近做無規則振動,但振動一小段時間就會掙脫周圍分子的束縛而轉移到另一個新的平衡位置附近,因此液體具有流動性。液體分子在同一位置附近做振動的時間長短並不相同,但每一種液體,在一定的溫度和壓力下,分子在同一位置附近振動的持續時間的平均值是確定的,稱為「定居時間」。例如液態金屬的分子定居時間的數量級為10-10S,水的分子定居時間數量級為10-11S。同一種液體,溫度越高,分子定居時間越短,而分子定居時間越短,則表示液體的流動性越好。
氣態,從宏觀上講,是指既沒有一定的形狀,也沒有一定的體積的物體,它總是充滿整個容器,很容易被壓縮。從微觀上講,氣體分子間距很大,它們的相互作用力很小,除了在相互發生碰撞或與器壁發生碰撞以外,氣體分子的運動近似地可以看做是勻速直線運動,直到與其他分子或器壁發生碰撞為止,因此氣體總是充滿整個容器。兩種不同的氣體混合後,總是均勻地混合在一起,不會像兩種不相溶的液體那樣會出現明顯的分界面。
一般說來,任何一種物質,在溫度、壓強…等發生變化時,都會呈現不同的物態。