En física , un estado de la materia es una de las cuatro formas ordinarias que puede tomar cualquier sustancia en la naturaleza: sólido , líquido , gas , plasma . Varias propiedades de la materia difieren según el estado: grado de cohesión , densidad , estructura cristalina , índice de refracción ... Estas propiedades dan como resultado diferentes "comportamientos", descritos por las leyes de la física: maleabilidad , ductilidad , viscosidad , ley de gases ideales . ..
Los cuatro estados más conocidos que puede adoptar cualquier sustancia, dependiendo de las condiciones de temperatura y presión, son:
Existen otros estados de la materia más exóticos, solo son alcanzables para ciertos materiales bajo ciertas condiciones:
Los comportamientos de la materia no siempre son uniformes dentro de un mismo estado. Así, existen estados intermedios en los que observamos que un sólido se comporta como un fluido (material pulverulento o granular) o por el contrario un líquido que tiene determinadas propiedades específicas de los sólidos. Estos comportamientos pueden resultar de mezclas más o menos íntimas entre varias fases, denominadas estados multifásicos ( emulsiones , pastas , espumas , polvos , geles , aerosoles , etc. ).
También se puede encontrar la materia en un estado fuera de equilibrio termodinámico; las propiedades del material dependen entonces del tiempo, porque el material se relaja , sin llegar nunca al equilibrio termodinámico. Cualquier material espacialmente heterogéneo se incluirá en esta definición en la medida en que estas heterogeneidades espaciales darán lugar a tensiones internas, lo que implica un estado termodinámicamente inestable. Sin embargo, los tiempos de relajación de tales sistemas pueden alcanzar duraciones tan largas que no son observables experimentalmente (hasta varias decenas de miles de años).
Entre estos materiales, existen muchos sistemas de materia blanda, ni sólidos ni líquidos como vidrios , geles o pastas. Entonces ya no es posible hablar de un diagrama de fases (refiriéndose a un estado termodinámicamente estable de la materia), el término utilizado entonces es el de diagrama de estados. Se han establecido diagramas de estados que unifican los comportamientos de los sistemas congestionados para muchos sistemas con interacciones de tipo repelente (granular, vasos con interacción de volumen excluido, etc.) por Liu y Nagel en 1998, así como para sistemas con interacción de tipo atractivo por parte de Liu y Nagel en 1998. Trappe, Prasad, Cipelletti, Segre y Weitz, en 2001.
A escala macroscópica , un sólido:
En estado sólido, las partículas ( átomos , moléculas o iones ) están unidas entre sí por enlaces químicos que fijan sus posiciones relativas.
A escala macroscópica, un líquido:
En estado líquido, las partículas están unidas débilmente: a diferencia del estado sólido, pueden moverse espontáneamente entre sí (deformabilidad) pero, a diferencia del estado gaseoso, no son independientes (incompresibilidad). También podemos decir que su energía térmica es suficiente para permitirles moverse pero no escapar ...
El estado líquido es un estado fluido , es decir perfectamente deformable.
A escala macroscópica, un gas:
En estado gaseoso, las partículas están unidas muy débilmente, casi independientes (se consideran independientes en el modelo de gas ideal , que describe bien el comportamiento de los gases de baja presión ).
Como el estado líquido, el estado gaseoso es un estado fluido.
Un cuerpo en estado gaseoso consta solo de átomos y moléculas.
A escala macroscópica , un plasma :
En el estado de plasma, las partículas se desprenden de sus electrones, se llama sopa de quark cuando el estado de plasma se extiende a una gran distancia.
Expresar | Estado condensado | Líquido | Formulario | Volumen | Compresibilidad | Capacidad de transmisión |
---|---|---|---|---|---|---|
Sólido | sí | No | Definido | Definido | Prácticamente cero | Nula |
Líquido | sí | sí | Indeterminado | Definido | Muy débil | Lento |
Gas | No | sí | Indeterminado | Indeterminado | Muy grande | Muy rápido |
Plasma | No | sí | Indeterminado | Indeterminado | Extremo | Extremo |
La transición de un estado de la materia a otro se denomina cambio de estado. Este cambio se produce bajo el efecto de un cambio de volumen, temperatura y / o presión.