تغییر حالت مواد

همه مواد می توانند از یک حالت به حالت دیگر تغییر کنند. این تغییر ممکن است به دمای خیلی کم یا فشار بالا نیاز داشته باشد، اما بالاخره می تواند انجام شود. تغییر فاز با رسیدن به چند نقطه خاص روی می دهد. مثلاً بعضی اوقات یک مایع می خواهد به جامد تبدیل شود. در این حالت دانشمندان از نقطه ای استفاده می کنند که نقطه انجماد نامیده می شود تا اندازه بگیرند که مایع کی (یعنی در چه دمایی) به جامد تبدیل می شود. عوامل فیزیکی ای وجود دارند که می توانند نقطه انجماد را تغییر دهند.

فشار یکی از آن عوامل است. زمانی که فشار اطراف یک ماده بالا می رود، نقطه انجماد هم بالا می رود. یعنی یخ زدن ماده در فشار بالاتر آسان تر است. زمانی که محیط سردتر می شود، بیشتر جامدات اندازه کوچک تری پیدا می کنند. البته بعضی از جامدات هستند که بزرگ تر می شوند یا انبساط پیدا می کنند اما اغلب آن ها کوچک تر می شوند.

حال فرض کنید شما یک جامد هستید. شما یک تکه یخ هستید که می خواهید به مایع تبدیل شوید. شما به انرژی نیاز دارید. اتم ها در یک مایع نسبت به اتم ها در یک جامد انرژی بیشتری دارند. ساده ترین انرژی اطراف شما احتمالاً گرما است.

یک دمای جادویی برای خیلی از مواد وجود دارد که به آن نقطه ذوب می گویند. زمانی که یک جامد به این درجه حرارت (نقطه ذوب) برسد می تواند به مایع تبدیل شود. برای آب، دمای محیط باید مقداری بیشتر از 0 درجه سیلسیوس باشد. اگر شما نمک، شکر یا چوب بودید نقطه ذوب شما بالاتر از آب بود.

عکس این مطلب نیز درست است اگر شما یک گاز باشید، نیاز دارید که مقداری از انرژی اتم های در حال حرکتتان را  از دست بدهید. برای این کار باید فشار اطرافتان کم شود. وقتی که فشار کم می شود، انرژی از اتم های گاز بیرون کشیده و کم خواهد شد. زمانی که شما به دمای نقطه میعان می رسید، دیگر مایع می شوید. اگر شما بخار یک قابلمه در حال جوشیدن باشید و با دیوار قابلمه برخورد کنید، دیوار آن قدر سرد است که شما را سریعاً به مایع تبدیل می کند.

در آخر، فرض کنید که شما یک گاز هستید. با خودتان می گویید: ام م م م. من می خواهم به پلاسما تبدیل شوم. آن ها خیلی بامزه اند! به عنوان یک گاز، شما در نیمه راه تبدیل شدن هستید. اما هنوز باید تعدادی از الکترون های اتم های خودتان را از دست بدهید. در نهایت شما بسته های کوچک باردار مثبت و منفی در کنار هم خواهید شد.

زمانی که اتم ها به تعداد برابر هستند، بار کلی پلاسما تقریبا خنثی است چون دسته بارهای منفی اثر دسته بارهای مثبت را خنثی می کنند. پلاسما از گازی ساخته می شود که مقدار زیادی انرژی به داخل آن فشار داده شده است. این انرژی اضافی باعث می شود اتم های خنثی به اتم های باردار مثبت و منفی و الکترون های آزاد شکسته شود. در آخر سر  آن ها به یک توپ بزرگ گازی، تبدیل می شوند.

مترجم:  ساناز فرهنگی