De følgende aktiviteter henvender sig til elever på mellemtrinnet og i gymnasiet, selv om en del af indholdet også kan tilgås af mere avancerede elever i folkeskolen. Siden er også en glimrende gennemgang for elever på højere niveauer. Alle øvelser gør brug af javascript, hvilket giver et mere interaktivt miljø.

Alt på Jorden kan forklares ud fra 4 stoftilstande (faser) – fast stof, flydende stof, gas og plasma.

Hvad er egenskaberne ved et fast stof?

Et stof i fast fase er relativt stift, har et bestemt volumen og en bestemt form.

Atomerne eller molekylerne, der udgør et fast stof, er pakket tæt sammen og er ikke komprimerbare.

Da alle faste stoffer har en vis termisk energi, vibrerer deres atomer. Denne bevægelse er dog meget lille og meget hurtig og kan ikke iagttages under almindelige forhold.

Hvad er de forskellige typer af faste stoffer?

Der findes fire typer af krystallinske faste stoffer —

	Ioniske faste stoffer– Disse stoffer har et bestemt smeltepunkt og indeholder ioniske bindinger. Et eksempel er natriumklorid (NaCl). Se 3D-strukturen af en saltkrystal.
	Kovalente faste stoffer — Disse stoffer fremstår som et enkelt kæmpemolekyle, der består af et næsten uendeligt antal kovalente bindinger. Et eksempel kunne være grafit. Se 3D-strukturen af grafit).
	Molekylære faste stoffer fremstilles som gentagende enheder, der består af molekyler. Et eksempel herpå er is. Se 3D-strukturen af is.
		Metalliske faste stoffer er gentagende enheder, der består af metalatomer. Valenceelektronerne i metaller kan springe fra atom til atom.

Amorfe faste stoffer
Amorfe faste stoffer har ikke et bestemt smeltepunkt eller regelmæssige gentagende enheder. Et amorft fast stof er et fast stof, hvor der ikke er nogen langtrækkende orden i atomernes positioner i modsætning til de krystallinske faste stoffer. Et eksempel på et amorft fast stof er vinduesglas. Desuden er mange polymerer som f.eks. polystyren amorfe. amorfe faste stoffer kan eksistere i to forskellige tilstande, nemlig den “gummiagtige” tilstand og den “glasagtige” tilstand. Den temperatur, ved hvilken de overgår mellem den glasagtige og den gummiagtige tilstand, kaldes deres glasovergangstemperatur eller Tg.

Interessant note om faste stoffer: Selv om ingen masse overhovedet er en umulighed, synes aerogeler at komme ret tæt på. Aerogeler er de letteste faste stoffer og har en massefylde på 1,9 mg pr. cm3 eller 1,9 kg/m3 (526,3 gange lettere end vand). Aerogeler, der undertiden kaldes frossen røg, er polymerer med åbne celler med porer på mindre end 50 nanometer i diameter.

Hvad er egenskaberne ved en væske?

Væsker har et bestemt volumen, men kan ændre form ved at flyde.

Væske ligner faste stoffer ved, at partiklerne rører hinanden. Partiklerne er dog i stand til at bevæge sig rundt.

Da partiklerne er i stand til at berøre hinanden, vil væskens massefylde ligge tæt på et fast stofs massefylde.

Da væskemolekylerne kan bevæge sig, vil de tage formen af deres beholder.

Hvad er væskers specifikke egenskaber?

Viskositet –Væskens modstand mod at flyde kaldes dens viskositet

Overfladespænding – Resultatet af tiltrækningen mellem molekyler i en væske, som får væskens overflade til at virke som en tynd elastisk film under spænding. Overfladespænding får vand til at danne kugleformede dråber.

Damptryk — Det tryk, som et fast stof eller en væske udøver, når det er i ligevægt med sin damp ved en given temperatur.

Kogningspunkt — når damptryk = atmosfærisk tryk.

Hvad er egenskaberne ved en gas?

Gasser har ikke noget bestemt volumen eller nogen bestemt form. Hvis gasser ikke begrænses, vil de sprede sig ud i det uendelige. Hvis de er indesluttet, vil de antage den form, som deres beholder har. Det skyldes, at gaspartikler har energi nok til at overvinde tiltrækningskræfter. Hver af partiklerne er godt adskilt fra hinanden, hvilket resulterer i en meget lav massefylde.

Hvad er den fjerde stoftilstand?

Den fjerde stoftilstand er plasma. Plasma er en ioniseret gas, en gas, hvori der tilføres tilstrækkelig energi til at frigøre elektroner fra atomer eller molekyler og til at tillade, at begge arter, ioner og elektroner, kan eksistere side om side. Et plasma er i realiteten en sky af protoner, neutroner og elektroner, hvor alle elektroner er blevet løsrevet fra deres respektive molekyler og atomer, hvilket giver plasmaet evnen til at optræde som en helhed snarere end som en flok atomer. Plasmaer er den mest almindelige stoftilstand i universet og udgør mere end 99 % af vores synlige univers og det meste af det ikke synlige. Plasma er naturligt forekommende og udgør vores sol, stjernernes kerne og forekommer i kvasarer, røntgenstråleudstrålende pulsarer og supernovaer. På jorden er plasma naturligt forekommende i flammer, lyn og auroras. De fleste rumplasmaer har en meget lav massefylde, f.eks. solvinden, som i gennemsnit kun har 10 partikler pr. kubikcm. Kollisioner mellem partikler er usandsynlige – derfor betegnes disse plasmaer som kollisionsfri.

Og nu en femte tilstand – Bose-Einstein?

Atomerens sammenfald til en enkelt kvantetilstand er kendt som Bose-kondensering eller Bose-Einstein-kondensering og betragtes nu som en 5. stoftilstand.

For nylig har forskere opdaget Bose-Einstein-kondensatet, som kan betragtes som det modsatte af et plasma. Det opstår ved ultralav temperatur, tæt på det punkt, hvor atomerne slet ikke bevæger sig. Et Bose-Einstein-kondensat er en gasformig superfluid fase, der dannes af atomer, der er afkølet til temperaturer meget tæt på det absolutte nulpunkt. Det første kondensat af denne art blev fremstillet af Eric Cornell og Carl Wieman i 1995 på University of Colorado i Boulder ved hjælp af en gas af rubidiumatomer, der blev afkølet til 170 nanokelvins (nK). –Under sådanne forhold kollapser en stor del af atomerne til den laveste kvantetilstand, hvorved der opstår en superfluid. Dette fænomen blev forudsagt i 1920’erne af Satyendra Nath Bose og Albert Einstein på grundlag af Boses arbejde om fotonernes statistiske mekanik, som Einstein derefter formaliserede og generaliserede.