Vật chất có thể tồn tại dưới nhiều trạng thái khác nhau mà con người có thể nhận biết chúng. Trong chương trình Vật lý Phổ thông và cuộc sống chúng ta được làm quen với khái niệm của 4 loại trạng thái vật chất: Rắn – Lỏng – Khí – Plasma. Hãy khám phá đặc điểm, tính chất của từng trạng thái trong bài viết dưới đây nhé!
NỘI DUNG BÀI VIẾT
Trạng thái vật chất là gì?
Đây là một khái niệm nói về dạng riêng biệt mà vật chất có thể tồn tại với 4 trạng thái cơ bản gồm: Rắn – Lỏng – Khí – Plasma (ly tử). Bên cạnh những trạng thái này, chúng ta còn có thêm một số trạng thái trung gian như tinh thể lỏng và một số trạng thái tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt, vật chất thoái hóa,…
Người ta phân biệt các trạng thái cơ bản của vật chết dựa vào sự khác biệt về chất trong các tính chất của chúng:
- Vật ở trạng thái rắn sẽ duy trì thể tích cũng như hình dạng cố định (các hạt thành phần như nguyên tử, phân tử, ion gần nhau và cố định.
- Vật ở trạng thái lỏng có thể duy trì thể tích cố định nhưng có thể thay đổi hình dạng tùy theo vật chứa, đựng.
- Vật ở trạng thái khí có thể thay đổi thể tích, hình dạng có thể thay đổi, thích ứng với vật chứa nó.
- Vật ở trạng thái plasma có thể tích, hình dạng thay đổi (kể cả các nguyên tử trung tính), ion và electron có thể di chuyển tự do.
Chi tiết về bốn trạng thái vật chất cơ bản
Vật chất có thể tồn tại dưới một trong những trạng thái cơ bản như sau:
Thể rắn – trạng thái rắn của vật chất
Vật ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cụ thể và thường có hình dạng riêng, thể tích riêng xác định. Các hạt cấu thành (ion, nguyên tử, phân tử) gần nhau, được kết nối chặt chẽ với nhau đến mức các hạt không thể tự do di chuyển mà chỉ có thể rung. Điều này khiến cho vật ở thể rắn chỉ thay đổi hình dạng khi bị ngoại lực tác động (bị vỡ, bị cắt,…). Hầu hết các vật dụng hiện nay trong đời sống đều tồn tại dưới dạng chất rắn.
Dù cùng ở trạng thái vật chất là rắn nhưng mỗi chất khác nhau sẽ có tính chất vật lý khác nhau. Ví dụ: Sắt cứng nhưng cũng dễ bị han gỉ khi bị ẩm, kim cương và than chì đều được cấu tạo từ các phân tử cacbon nhưng có cách sắp xếp khác nhau khiến kim cương cứng hơn than chì rất nhiều,…
Trạng thái vật chất thể lỏng
Vật chất tồn tại ở thể lỏng (chất lỏng) có thể tích xác định nhưng gần như không nén và có hình dạng giống những vật chứa nó. Nếu như áp suất và nhiệt độ không thay đổi thì khi thay đổi hình dạng, chất lỏng vẫn giữ thể tích xác định.
Khi chất rắn bị nung ở nhiệt độ nóng chảy sẽ trở thành chất lỏng (các liên phân tử đủ năng lượng để di chuyển tương đối với nhau). Thể tích của chất lỏng thường lớn hơn chất rắn tương ứng với nó.
Dựa vào các tính chất của chất lỏng, người ta ứng dụng trong công nghiệp luyện kim, chế tạo máy định hình dạng cho chất rắn bằng cách nấu chảy chất rắn sang dạng lỏng và đổ vào khuôn. Sau khi nguội đi, chất rắn sẽ mang hình dạng của khuôn đúc.
Trạng thái vật chất thể khí
Thể khí là trạng thái không có hình dạng và không xác định được thể tích. Chất khí có thể phân tán, luôn chiếm toàn bộ thể tích của bất cứ vật nào chứa nó (cho dù kích thước lớn hay nhỏ).
Các phân tử trạng thái khí có kích thước vô cùng nhỏ và dường như vô hình nếu quan sát bằng mắt thường. Nhưng chúng ta vẫn có thể nhận biết được sự tồn tại của chất khí thông qua mùi hoặc một số phương pháp hóa học đặc thù.
Một vật có thể chuyển từ trạng thái lỏng sang khí bằng cách đun nóng đến điểm nhiệt độ sôi (áp suất không đổi) hoặc giảm áp suất (nhiệt độ không đổi). Quá trình biến đổi trạng thái từ rắn sang lỏng hoặc lỏng sang khí được gọi chung là sự chuyển thể.
Trạng thái Plasma
Trong một thời gian dài, người ta xếp lửa vào thể lỏng theo phương pháp loại trừ (không phải dạng rắn cũng không phải dạng khí). Tuy nhiên, sau khi nghiên cứu sâu thì người ta nhận ra rằng việc xếp lửa vào dạng lỏng là không phù hợp. Từ đó, xuất hiện trạng thái vật chất thứ 4 là Plasma.
Đây là trạng thái không có hình dạng và khối lượng xác định. Trạng thái Plasma không tồn tại dưới dạng phân tử mà tồn tại dưới dạng các ion mang điện (trong vũ trụ có đến 99% trạng thái của vật chất tồn tại ở dạng này, còn tại Trái Đất thì trạng thái này tương đối hiếm).
Một chất khí sẽ chuyển đổi sang Plasma bằng 1 trong 2 cách sau:
- Từ sự chênh lệch điện áp rất lớn giữa 2 điểm.
- Để nó tiếp xúc với nhiệt độ cực cao khiến các electron rời khỏi nguyên tử trở thành electron tự do.
Trạng thái này thường bị hiểu lầm do không tồn tại tự do trong điều kiện bình thường trên Trái Đất. Nó thường được tạo ra do tia lửa điện, sét, đèn neon, đèn huỳnh quang….
Ngoài 4 loại trạng thái trên, hiện nay các nhà khoa học còn khám phá ra một số trạng thái mới được gọi tên là “thủy tinh xoay tự cảm” nhưng chưa thực sự được nghiên cứu và công bố rộng rãi.
Kết luận
Với những thông tin vừa rồi, mong rằng bạn đã hiểu hơn về các trạng thái vật chất cơ bản đang tồn tại xung quanh và bên trong mỗi chúng ta. Đừng quên theo dõi chúng tôi mỗi ngày để không bỏ lỡ các thông tin hữu ích khác nhé!
