อะไรคือความแตกต่างระหว่างเฟสและสถานะของสสาร?

ในหลายบริบท คำว่า “ระยะของสสาร” และ “สถานะของสสาร” ถูกใช้แทนกันได้ราวกับว่ามันมีความหมายเหมือนกัน สามารถพูดได้เช่นเดียวกันกับการเปลี่ยนแปลงเฟสและการเปลี่ยนแปลงสถานะ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างเล็กน้อยที่ทำให้คำเหล่านี้ไม่เหมือนกันทุกประการ

ต่อไป เราจะสำรวจความแตกต่างเหล่านี้เพื่อเรียนรู้ที่จะแยกแยะอย่างชัดเจนว่าเรากำลังพูดถึงขั้นตอนและเมื่อใดเกี่ยวกับสถานะของสสาร

สถานะของสสารคืออะไร?

สถานะ ของสสารคือวิธีต่างๆ ที่อนุภาคที่ประกอบขึ้นสามารถเพิ่มหรือรวมเข้าด้วยกันได้ ด้วยเหตุผลนี้ จึงเรียกอีกอย่างว่าสถานะการรวมตัวของสสาร สถานะเหล่านี้ถูกกำหนดโดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ที่อนุภาคของพวกมันมีอยู่ในโครงสร้างของสาร

ในแง่นี้ สารชนิดเดียวกันโดยทั่วไปสามารถพบสถานะของสสารได้สี่สถานะต่อไปนี้:

• สถานะของแข็ง:มีลักษณะเฉพาะคือเกิดจากวัตถุที่มีรูปร่างและปริมาตรที่กำหนด ในสถานะของแข็ง อนุภาคทั้งหมดจะถูกจำกัดให้อยู่ในตำแหน่งคงที่ โดยมีอิสระในการเคลื่อนที่น้อยมาก สิ่งนี้ทำให้ของแข็งมีทั้งปริมาตรที่แน่นอนและรูปร่างที่แน่นอน
• สถานะของเหลว:ในของเหลว อนุภาคที่ประกอบเป็นสสารนั้นอยู่ใกล้กันมาก แต่รวมตัวกันหลวมพอที่จะทำให้อนุภาคไหลและเลื่อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้อย่างอิสระ ด้วยเหตุผลนี้ ของเหลวจึงมีปริมาตรที่แน่นอน แต่ไม่มีรูปร่างที่แน่นอน เพื่อให้ได้รูปร่างของภาชนะที่บรรจุของเหลวเหล่านั้น
• สถานะก๊าซ:ในสถานะนี้ อนุภาคจะแยกออกจากกันโดยพื้นฐานแล้ว มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันน้อยมาก สารในสถานะก๊าซมีลักษณะเด่นคือมีความหนาแน่นต่ำมาก และไม่มีรูปร่างหรือปริมาตรที่กำหนด
• พลาสมา:พลาสมาคือส่วนผสมของก๊าซของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวก (ไอออนบวก) ซึ่งเกิดจากก๊าซความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงมาก อุณหภูมิเหล่านี้สูงมากจนเมื่อพวกมันชนกัน อะตอมจะฉีกอิเล็กตรอนออกจากกันอย่างแท้จริง สสารของดวงดาวอยู่ในสถานะพลาสมาโดยส่วนใหญ่

สารหลายชนิดสามารถอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเหล่านี้ได้ ในขณะที่สารอื่นๆ ไม่สามารถมีได้ น้ำคือตัวอย่างทั่วไปของสสารที่เราสามารถพบได้ในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ แม้ว่าจะอยู่ในสภาพที่ค่อนข้างปกติในเวลาเดียวกันก็ตาม ในทางกลับกัน ซูโครสหรือน้ำตาลทรายธรรมดาสามารถมีสถานะเป็นของแข็งได้ (ตามที่เราพบตามปกติ) และเรายังสามารถละลายมันได้ ดังนั้นมันจึงกลายเป็นของเหลวเหมือนกับที่เราทำคาราเมล อย่างไรก็ตาม หากเราให้ความร้อนแก่ซูโครสที่หลอมเหลวต่อไป แทนที่จะเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส ซูโครสมักจะสลายตัวหรือคาร์บอไนซ์ก่อนที่จะเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส

นอกเหนือจากสถานะทั่วไปเหล่านี้แล้ว ยังมีสถานะทั่วไปอื่นๆ ที่น้อยกว่าซึ่งมีอยู่เฉพาะภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันที่รุนแรงมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่น มีคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ที่ก่อตัวที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น ใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์มาก สถานะเสื่อมโทรมของสสารที่มีอยู่ภายใต้สภาวะที่มีความหนาแน่นสูงมาก เช่น ในดาวนิวตรอนที่ก่อตัวขึ้นหลังจากดาวฤกษ์ตาย และพลาสมาของควาร์ก-กลูออนซึ่งก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะที่มีพลังงานสูงมากเท่านั้น

ปัจจัยที่มีผลต่อสถานะของสสาร

ไม่ว่าสารที่กำหนดจะอยู่ในรูปของของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ขึ้นอยู่กับการแข่งขันระหว่างแรงที่พยายามทำให้อนุภาคอยู่ด้วยกัน และแรงที่มีแนวโน้มจะแยกออกจากกัน แรงอันตรกิริยาที่มีอยู่ระหว่างอนุภาคหรือแรงที่เกาะติดกันมีแนวโน้มที่จะรวมอนุภาคเข้าด้วยกัน ในขณะที่การสั่นสะเทือนจากความร้อนมีแนวโน้มที่จะแยกพวกมันออกจากกัน ในทางกลับกัน ความดันสูงมักจะทำให้อนุภาคเข้ามาใกล้กันมากขึ้น เอื้อให้เกิดอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคและมีแนวโน้มที่จะควบแน่น

ขั้นตอนของสสารคืออะไร?

แนวคิดของเฟสแตกต่างจากของรัฐ ในฟิสิกส์และเคมีเฟสของสสารหมายถึงส่วนหนึ่งของสสารหรือโซนหรือพื้นที่ภายในระบบซึ่งคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีมีความสม่ำเสมอหรือเป็นเนื้อเดียวกัน

นี่อาจดูเหมือนเป็นแนวคิดที่คล้ายกับสถานะ เนื่องจากมีบางกรณีที่สสารในสถานะทางกายภาพยังอยู่ในรูปของเฟสเดียว สิ่งนี้เกิดขึ้นเช่นในกรณีของน้ำ น้ำในสถานะก๊าซซึ่งก็คือไอน้ำเป็นเฟสเดียวกันเนื่องจากไอน้ำเป็นเนื้อเดียวกันโดยพื้นฐานแล้ว น้ำและน้ำแข็งที่เป็นของเหลวก็เช่นเดียวกัน ในกรณีเหล่านี้ การพูดถึงสถานะก๊าซของน้ำโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับการพูดถึงน้ำในสถานะก๊าซ

อย่างไรก็ตาม ยังมีสารอื่นๆ ที่สามารถมีอยู่ในรูปแบบต่างๆ กันแม้ว่าจะอยู่ในสถานะเดียวกันก็ตาม ตัวอย่างคือซิลิกอนออกไซด์หรือซิลิกา ซึ่งสามารถมีอยู่ในเฟสต่างๆ กัน โดยทั้งหมดอยู่ในสถานะของแข็ง ขึ้นอยู่กับสภาวะของอุณหภูมิและความดัน ซิลิกาสามารถมีอยู่ในรูปแบบควอตซ์-เอ, ควอตซ์-เบต้า, คริสโตบาไลต์, ไตรไดไมต์, โคไซต์ และอื่นๆ แต่ละขั้นตอนเหล่านี้ล้วนอยู่ในสถานะของแข็ง และแต่ละขั้นตอนมีโครงสร้างเฉพาะและคุณสมบัติ ทางกายภาพและเคมี ที่แตกต่างจากขั้นตอนอื่นๆ

ขั้นตอนในระบบหลายองค์ประกอบ

ขั้นตอนและสถานะของสสารสามารถเข้าใจได้ง่ายในกรณีของสารบริสุทธิ์หรือระบบที่ประกอบด้วยส่วนประกอบเดียว อย่างไรก็ตาม เมื่อเราผสมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อสร้างระบบไบนารี ไตรภาคและระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น พฤติกรรมที่ไม่คาดคิดของสสารสามารถเกิดขึ้นได้

ในกรณีเหล่านี้ สามารถสร้างเฟสต่างๆ ได้จำนวนมากขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของระบบและสัดส่วนที่พบส่วนประกอบต่างๆ โลหะผสมเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของระบบที่ซับซ้อนเหล่านี้ ซึ่งเราสามารถได้รับคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงได้โดยการผสมโลหะเข้าด้วยกัน

แนวคิดเรื่องเฟสยังมีประโยชน์มากสำหรับการอธิบายของผสมของของเหลวที่ผสมกันไม่ได้ เช่น น้ำมันและน้ำ แม้ว่าโดยภาพรวมแล้ว ระบบจะอยู่ในสถานะของเหลว แต่เห็นได้ชัดว่ามีสองเฟสที่แตกต่างกัน เฟสหนึ่งเกิดจากน้ำมันที่ลอยอยู่เหนือเฟสที่เป็นน้ำ โปรดทราบว่า ในกรณีนี้ มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะพูดถึง “สถานะ” ของน้ำมันหรือสารอินทรีย์และ “สถานะ” ที่เป็นน้ำ แต่มันสมเหตุสมผลที่จะพูดถึงเฟสของน้ำมันหรือสารอินทรีย์และเฟสที่เป็นน้ำ

สรุปความแตกต่างระหว่างสถานะและเฟสของสสาร

สถานะของสสารถูกกำหนดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ประกอบเป็นสสาร ในทางกลับกัน เฟสของสสารถูกกำหนดในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสสาร และเฟสที่แตกต่างกันสามารถพบได้ในองค์ประกอบเดียวกันและในสถานะการรวมตัวเดียวกัน แต่มีคุณสมบัติต่างกัน

ในทางกลับกัน สถานะของสสารสามารถเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และพลาสมา เช่นเดียวกับสถานะแปลกใหม่อื่นๆ ที่มีอยู่ในสภาวะที่รุนแรง ในทางกลับกัน เฟสของเหลวและแก๊สหลายเฟสและเฟสของแข็งหลายเฟสสามารถอยู่ร่วมกันในระบบเดียวกันได้ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าแนวคิดเกี่ยวกับสถานะของสสารเป็นแนวคิดทั่วไปหรือเฉพาะเจาะจงน้อยกว่าเฟสของสสาร

อ้างอิง

ความแตกต่างระหว่างเฟสและสถานะ (2558, 11 ตุลาคม). dokumen.tips. https://dokumen.tips/documents/difference-between-phase-and-state.html

Ehlers, EG และ Potter, S. (2019, 14 พฤศจิกายน) เฟส – ระบบเลขฐานสอง . สารานุกรมบริแทนนิกา. https://www.britannica.com/science/phase-state-of-matter/Binary-systems

ขั้นตอนของสสารและสถานะของสสาร (2554, 15 มิถุนายน). ความแตกต่างระหว่าง. http://www.differencebetween.net/science/difference-between-phase-of-matter-and-state-of-matter/

ซิลิกากับสุขภาพ (2562). ซิลิกาที่เป็นผลึก พอร์ทัลเว็บ SCR https://www.siliceysalud.es/index.php/el-polvo-y-la-scr/la-silice/silice-cristalina/

Vatalis, Konstantinos & Charalambides, George & Benetis, Nikolas-Plutarch (2558). ตลาดการใช้งานนวัตกรรมควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ประมวลเศรษฐศาสตร์และการเงิน. 24. 734-742. https://www.researchgate.net/figure/Phase-diagram-of-silica_fig1_283954321