Jebkuras vielas stāvokļa izmaiņas ir saistītas ar temperatūras, spiediena metamorfozēm. Vienu vielu var attēlot šādos agregācijas stāvokļos: cieta, šķidra, gāzveida.
Ņemiet vērā, ka pārejai progresējot, nekādas izmaiņas vielas sastāvā netiek novērotas. Vielas pāreju no šķidruma uz cietu stāvokli pavada tikai starpmolekulārās mijiedarbības spēku izmaiņas, molekulu izvietojums. Pāreju no viena stāvokļa citā sauc par fāzes pāreju.
Kūst
Šis process ietver cietas vielas pārvēršanu šķidrumā. Lai to īstenotu, ir nepieciešama paaugstināta temperatūra.
Piemēram, šādu matērijas stāvokli var novērot dabā. Fizika viegli izskaidro sniegpārslu kušanas procesu pavasara staru ietekmē. Mazie ledus kristāli, kas ir daļa no sniega, pēc gaisa sasilšanas līdz nullei sāk sabrukt. Kušana notiek pakāpeniski. Pirmkārt, ledus absorbē siltumenerģiju. Mainoties temperatūrai, ledus pilnībā pārvēršas šķidrā ūdenī.
To pavada ievērojams daļiņu ātruma, siltumenerģijas pieaugums, pieaugumsiekšējā enerģija.
Pēc indeksa sasniegšanas, ko sauc par kušanas temperatūru, cietās vielas struktūrā ir pārrāvums. Molekulām ir lielāka brīvība, tās "lec", ieņemot dažādas pozīcijas. Izkausētai vielai ir vairāk enerģijas nekā cietā stāvoklī.
Sacietēšanas temperatūra
Vielas pāreja no šķidra stāvokļa uz cietu stāvokli tiek veikta pie noteiktas temperatūras vērtības. Ja no ķermeņa tiek noņemts siltums, tad tas sasalst (kristalizējas).
Sacietēšanas temperatūra tiek uzskatīta par vienu no svarīgākajām īpašībām.
Kristalizācija
Vielas pāreju no šķidra stāvokļa uz cietu stāvokli sauc par kristalizāciju. Kad siltuma pārnešana uz šķidrumu apstājas, temperatūra pazeminās līdz noteiktai vērtībai. Vielas fāzes pāreju no šķidruma uz cietu fizikā sauc par kristalizāciju. Apsverot vielu, kas nesatur piemaisījumus, kušanas temperatūra atbilst kristalizācijas indeksam.
Abi procesi notiek pakāpeniski. Kristalizācijas procesu pavada šķidrumā esošo molekulu vidējās kinētiskās enerģijas samazināšanās. Pievilkšanās spēki, kuru dēļ daļiņas tiek turētas stingrā kārtībā, kas raksturīga cietām vielām, palielinās. Pēc tam, kad daļiņas iegūst sakārtotu izkārtojumu, veidosies kristāls.
Agregācijas stāvoklis ir vielas fiziskā forma, kas parādīta noteiktā veidāspiediena un temperatūras diapazons. To raksturo kvantitatīvās īpašības, kas tiek mainītas izvēlētajos intervālos:
- vielas spēja mainīt formu un tilpumu;
- tāla vai maza attāluma pasūtījuma neesamība (klātbūtne).
Kristalizācijas process ir saistīts ar entropiju, brīvo enerģiju, blīvumu un citiem fiziskiem lielumiem.
Papildus šķidrumiem, cietām vielām, gāzveida formām izdalās vēl viens agregācijas stāvoklis - plazma. Temperatūras paaugstināšanās gadījumā pie nemainīga spiediena tajā var nokļūt gāzes.
Robežas starp dažādiem matērijas stāvokļiem ne vienmēr ir stingras. Fizika ir apstiprinājusi amorfu ķermeņu esamību, kas spēj uzturēt šķidruma struktūru ar nelielu plūstamību. Šķidrie kristāli spēj polarizēt elektromagnētisko starojumu, kas iet caur tiem.
Secinājums
Lai aprakstītu dažādus stāvokļus fizikā, tiek izmantota termodinamiskās fāzes definīcija. Kritiskās parādības ir stāvokļi, kas apraksta vienas fāzes pārvēršanos citā. Cietie ķermeņi izceļas ar to vidējā stāvokļa saglabāšanu ilgu laiku. Tie radīs nelielas svārstības (ar minimālu amplitūdu) ap līdzsvara stāvokli. Kristāliem ir noteikta forma, kas mainīsies, nonākot šķidrā stāvoklī. Informācija par viršanas (kušanas) temperatūru ļauj fiziķiem izmantot pārejas no viena agregācijas stāvokļa uz citupraktiskiem mērķiem.
