Activitățile următoare se adresează unei populații de gimnaziu și liceu, deși o parte din conținut poate fi abordată de elevi mai avansați din școala primară. Pagina este, de asemenea, o excelentă recapitulare pentru elevii de nivel superior. Toate exercițiile utilizează javascript, ceea ce asigură un mediu mai interactiv.

Toate lucrurile de pe Pământ pot fi explicate în termeni de 4 stări (faze) ale materiei – solid, lichid, gaz și plasmă.

Care sunt proprietățile unui solid?

O substanță în fază solidă este relativ rigidă, are un volum și o formă definită.

Atomii sau moleculele care alcătuiesc un solid sunt strânse laolaltă și nu sunt compresibile.

Pentru că toate solidele au o anumită energie termică, atomii săi vibrează. Totuși, această mișcare este foarte mică și foarte rapidă și nu poate fi observată în condiții obișnuite.

Care sunt diferitele tipuri de solide?

Există patru tipuri de solide cristaline —

	Solide ionice– Aceste substanțe au un punct de topire definit și conțin legături ionice. Un exemplu ar fi clorura de sodiu (NaCl). Vizualizați structura 3-D a unui cristal de sare.
	Solizi covalenți — Aceste substanțe apar ca o singură moleculă gigantică alcătuită dintr-un număr aproape infinit de legături covalente. Un exemplu ar fi grafitul. Vizualizați structura 3-D a grafitului).
	Solidele moleculare sunt reprezentate ca unități repetitive alcătuite din molecule. Un exemplu ar fi gheața. Vizualizați structura 3-D a gheții.
	Solidele metalice sunt unități repetitive alcătuite din atomi de metal. Electronii de valență din metale sunt capabili să sară de la un atom la altul.

Solidele amorfe
Solidele amorfe nu au un punct de topire definit sau unități repetitive regulate. Un solid amorf este un solid în care nu există o ordine pe termen lung a pozițiilor atomilor, spre deosebire de cele din solidele cristaline. Un exemplu de solid amorf este sticla de fereastră. În plus, mulți polimeri, cum ar fi polistirenul, sunt amorfi.Solidele amorfe pot exista în două stări distincte, starea „cauciucată” și starea „sticloasă”. Temperatura la care se face tranziția între starea sticloasă și cea cauciucată se numește temperatura de tranziție vitroasă sau Tg.

Nota interesantă despre solide: În timp ce lipsa totală a masei este o imposibilitate, aerogelul pare să se apropie destul de mult. Aerogelurile sunt cele mai ușoare solide și au o densitate de 1,9 mg pe cm3 sau 1,9 kg/m3 (de 526,3 ori mai ușoare decât apa). Uneori numiți fum înghețat, aerogelurile sunt polimeri cu celule deschise, cu pori cu diametrul mai mic de 50 de nanometri.

Care sunt proprietățile unui lichid?

Lichidele au un volum definit, dar sunt capabile să își schimbe forma prin curgere.

Lichidele sunt asemănătoare cu solidele prin faptul că particulele se ating. Cu toate acestea, particulele sunt capabile să se deplaseze.

Din moment ce particulele sunt capabile să se atingă, densitatea lichidului va fi apropiată de cea a unui solid.

Din moment ce moleculele lichidului se pot mișca, ele vor lua forma recipientului lor.

Care sunt proprietățile specifice ale lichidelor?

Vâscozitatea –Rezistența unui lichid la curgere se numește vâscozitatea sa

Tensiunea superficială — Rezultatul atracției dintre moleculele unui lichid care face ca suprafața lichidului să acționeze ca o peliculă elastică subțire sub tensiune. Tensiunea superficială face ca apa să formeze picături sferice.

Presiune de vapori — Presiunea pe care o exercită un solid sau un lichid atunci când se află în echilibru cu vaporii săi la o anumită temperatură.

Punctul de fierbere — când presiunea vaporilor = presiunea atmosferică.

Care sunt proprietățile unui gaz?

Gazele nu au un volum sau o formă definită. Dacă nu sunt constrânse, gazele se vor împrăștia la infinit. Dacă sunt închise, ele vor lua forma recipientului lor. Acest lucru se datorează faptului că particulele de gaz au suficientă energie pentru a învinge forțele de atracție. Fiecare dintre particule sunt bine separate, rezultând o densitate foarte mică.

Ce este a patra stare a materiei?

A patra stare a materiei este plasma. Plasma este un gaz ionizat, un gaz în care este furnizată suficientă energie pentru a elibera electronii din atomi sau molecule și pentru a permite ambelor specii, ioni și electroni, să coexiste. De fapt, o plasmă este un nor de protoni, neutroni și electroni în care toți electronii s-au desprins din moleculele și atomii respectivi, ceea ce îi conferă plasmei capacitatea de a acționa ca un întreg și nu ca o grămadă de atomi. Plasmele reprezintă cea mai frecventă stare a materiei din univers, cuprinzând peste 99% din universul nostru vizibil și cea mai mare parte din universul nevăzut. Plasma este prezentă în mod natural și constituie materia soarelui nostru, nucleul stelelor, precum și în quasari, pulsari care emit raze X și supernove. Pe Pământ, plasma este prezentă în mod natural în flăcări, fulgere și aurore. Majoritatea plasmelor spațiale au o densitate foarte mică, de exemplu, vântul solar, care are o medie de numai 10 particule pe centimetru cub. Coliziunile între particule sunt puțin probabile – de aceea aceste plasme sunt denumite „fără coliziuni”.

Și acum o a cincea stare – Bose Einstein?

Colapsul atomilor într-o singură stare cuantică este cunoscut sub numele de condensare Bose sau condensare Bose-Einstein este acum considerată o a cincea stare a materiei.

Recent, oamenii de știință au descoperit condensatul Bose-Einstein, care poate fi considerat opusul unei plasme. Acesta apare la temperaturi foarte scăzute, aproape de punctul în care atomii nu se mai mișcă deloc. Un condensat Bose-Einstein este o fază superfluidă gazoasă formată de atomi răciți la temperaturi foarte apropiate de zero absolut. Primul condensat de acest tip a fost produs de Eric Cornell și Carl Wieman în 1995 la Universitatea Colorado din Boulder, folosind un gaz de atomi de rubidiu răcit la 170 de nanokelvins (nK). –Un astfel de condiții, o mare parte din atomi se prăbușesc în cea mai joasă stare cuantică, producând un superfluid. Acest fenomen a fost prezis în anii 1920 de Satyendra Nath Bose și Albert Einstein, pe baza lucrărilor lui Bose privind mecanica statistică a fotonilor, care a fost apoi formalizată și generalizată de Einstein.