Následující aktivity jsou určeny pro žáky středních a vysokých škol, i když některé části obsahu jsou přístupné i pokročilejším žákům základních škol. Stránka je také výborným přehledem pro studenty vyšších ročníků. Všechna cvičení využívají javascript, který poskytuje interaktivnější prostředí.

Všechno na Zemi lze vysvětlit pomocí 4 stavů (fází) hmoty – pevné, kapalné, plynné a plazmatické.

Jaké jsou vlastnosti pevné látky?

Látka v pevné fázi je relativně tuhá, má určitý objem a tvar.

Atomy nebo molekuly, které tvoří pevnou látku, jsou na sebe těsně nabaleny a nejsou stlačitelné.

Protože všechny pevné látky mají určitou tepelnou energii, jejich atomy kmitají. Tento pohyb je však velmi malý a velmi rychlý a za běžných podmínek jej nelze pozorovat.

Jaké jsou různé druhy pevných látek?

Existují čtyři typy krystalických pevných látek —

	Iontové pevné látky — Tyto látky mají určitou teplotu tání a obsahují iontové vazby. Příkladem může být chlorid sodný (NaCl). Prohlédněte si trojrozměrnou strukturu krystalu soli.
	Kovalentní pevné látky — Tyto látky se jeví jako jediná obrovská molekula složená z téměř nekonečného množství kovalentních vazeb. Příkladem může být grafit. Prohlédněte si trojrozměrnou strukturu grafitu).
	Molekulární pevné látky jsou představovány jako opakující se jednotky složené z molekul. Příkladem může být led. Prohlédněte si trojrozměrnou strukturu ledu.
	Kovové pevné látky jsou opakující se jednotky tvořené atomy kovů. Valenční elektrony v kovech mohou přeskakovat z atomu na atom.

Amorfní pevné látky
Amorfní pevné látky nemají určitý bod tání ani pravidelné opakující se jednotky. Amorfní pevná látka je pevná látka, v níž na rozdíl od krystalických pevných látek neexistuje dlouhodobé uspořádání poloh atomů. Příkladem amorfní pevné látky je okenní sklo. Kromě toho jsou amorfní i mnohé polymery, například polystyren.Amorfní pevné látky mohou existovat ve dvou různých stavech, a to ve stavu „gumovitém“ a „sklovitém“. Teplota, při které přecházejí mezi sklovitým a gumovitým stavem, se nazývá teplota skelného přechodu nebo Tg.

Zajímavá poznámka k pevným látkám: Ačkoli je nemožné, aby neměly vůbec žádnou hmotnost, zdá se, že aerogely se tomu docela blíží. Aerogely jsou nejlehčí pevné látky a mají hustotu 1,9 mg na cm3 neboli 1,9 kg/m3 (526,3krát lehčí než voda). Aerogely, někdy nazývané zmrzlý kouř, jsou polymery s otevřenými buňkami a póry o průměru menším než 50 nanometrů.

Jaké jsou vlastnosti kapaliny?

Kapaliny mají určitý objem, ale prouděním mohou měnit svůj tvar.

Kapaliny jsou podobné pevným látkám v tom, že se jejich částice dotýkají. Částice se však mohou pohybovat.

Protože se částice mohou dotýkat, bude hustota kapaliny blízká hustotě pevné látky.

Protože se molekuly kapaliny mohou pohybovat, budou mít tvar své nádoby.

Jaké jsou specifické vlastnosti kapalin?

Viskozita – Odpor kapaliny proti proudění se nazývá její viskozita

Povrchové napětí — Výsledek přitažlivosti mezi molekulami kapaliny, která způsobuje, že povrch kapaliny působí jako tenký pružný film pod napětím. Povrchové napětí způsobuje, že voda tvoří kulovité kapky.

Tlak par — Tlak, který vyvíjí pevná látka nebo kapalina, když je v rovnováze se svými parami při dané teplotě.

Teplota varu — když tlak par = atmosférickému tlaku.

Jaké jsou vlastnosti plynu?

Plyny nemají určitý objem ani tvar. Pokud nejsou plyny omezeny, rozprostírají se neurčitě. Pokud jsou omezené, budou mít tvar své nádoby. Je to proto, že částice plynu mají dostatek energie k překonání přitažlivých sil. Jednotlivé částice jsou od sebe dobře odděleny, což má za následek velmi nízkou hustotu.

Jaký je čtvrtý stav hmoty?

Čtvrtým stavem hmoty je plazma. Plazma je ionizovaný plyn, plyn, do něhož je dodána dostatečná energie, aby se uvolnily elektrony z atomů nebo molekul a umožnily koexistenci obou druhů, iontů a elektronů. Plazma je vlastně oblak protonů, neutronů a elektronů, kde se všechny elektrony uvolnily z příslušných molekul a atomů, což dává plazmatu schopnost působit spíše jako celek než jako shluk atomů. Plazma je nejběžnějším stavem hmoty ve vesmíru a tvoří více než 99 % našeho viditelného vesmíru a většinu toho, co vidět není. Plazma se vyskytuje přirozeně a tvoří hmotu našeho Slunce, jádra hvězd a vyskytuje se v kvazarech, pulsarech vyzařujících rentgenové záření a supernovách. Na Zemi se plazma přirozeně vyskytuje v plamenech, bleskách a polárních zářích. Většina vesmírného plazmatu má velmi nízkou hustotu, například sluneční vítr, který má v průměru pouze 10 částic na krychlový centimetr. Srážky mezi částicemi jsou nepravděpodobné – proto se toto plazma označuje jako bezsrážkové.

A nyní pátý stav — Boseho Einsteinův stav?“

Kolaps atomů do jediného kvantového stavu je znám jako Boseho kondenzace nebo Boseho-Einsteinova kondenzace, která je nyní považována za pátý stav hmoty.

Nedávno vědci objevili Boseho-Einsteinův kondenzát, který si lze představit jako opak plazmatu. Dochází k němu při ultranízké teplotě, blízké bodu, kdy se atomy vůbec nepohybují. Boseho-Einsteinův kondenzát je plynná supratekutá fáze, kterou tvoří atomy ochlazené na teplotu velmi blízkou absolutní nule. První takový kondenzát vytvořili Eric Cornell a Carl Wieman v roce 1995 na Coloradské univerzitě v Boulderu pomocí plynu z atomů rubidia ochlazeného na 170 nanokelvinů (nK). –Za těchto podmínek se velká část atomů zhroutí do nejnižšího kvantového stavu, čímž vznikne supratekutý plyn. Tento jev předpověděli ve 20. letech 20. století Satyendra Nath Bose a Albert Einstein na základě Boseho práce o statistické mechanice fotonů, kterou pak Einstein formalizoval a zobecnil.