Aggregationstillstånd
Från Rilpedia
Ett aggregationstillstånd är ett fysikaliskt tillstånd som ett ämne kan befinna sig i. På jorden förekommer materia vanligtvis i de tre formerna gas, flytande och fast tillstånd. Aggregationstillståndet hos ett ämne med en bestämd kemisk formel betecknas med (g), (l) respektive (s) efter formeln. Ett exempel är vatten, H2O, som kan förekomma som vattenånga eller H2O (g), flytande vatten eller H2O (l), samt is eller H2O (s). Vid högre temperatur finns även plasma, och för många ämnen existerar även Bose-Einstein-kondensat vid låga temperaturer. Aggregationstillstånd kallas ibland faser, men fas har en mer specifik betydelse. Diamant och grafit är två olika faser av grundämnet kol, men de är i samma aggregationstillstånd, nämligen fast, vid rumstemperatur.
Innehåll |
Skillnader mellan olika aggregationstillstånd
Skillnaden mellan de olika tillstånden är intuitivt lätt att uppfatta, men svårare att definiera på ett precist sätt. Ett ämne i fast tillstånd kan inte lätt deformeras utan har mindre kompressibilitet och oftast högre densitet än i de andra tillstånden. Både vätskor och gaser däremot anpassar sin form efter det omgivande utrymmet, och gaser fyller det helt. Bortom den kritiska punkten upphör även skillnaden mellan vätska och gas.
På mikroskopisk nivå har fasta ämnen en regelbunden kristallstruktur medan flytande och gasformiga ämnen har en obestämd oordnad struktur.
Övergångar mellan olika aggregationstillstånd
Vilket tillstånd ett ämne befinner sig i beror på omgivningens temperatur och tryck. Vid tillräckligt låg temperatur och högt tryck är alla ämnen fasta, och vid tillräckligt hög temperatur och lågt tryck övergår alla ämnen i plasma. Den matematiska beskrivningen av övergångar mellan aggregationstillstånd är i princip ett specialfall av beskrivningen av fasövergångar.
Smältning/stelning
Övergången för ett ämne från fast form till flytande kallas smältning och sker vid ämnets smältpunkt (eller omvänt att ämnet stelnar (fryser används för vatten) vid fryspunkten). Materialkonstanten som bestämmer hur mycket energi som måste tillföras för att smälta materia (som har värmts upp till smältpunkten) kallas smältentalpi eller smältvärme.
Förångning/kondensation
Den energimängd som behöver tillföras för att förånga flytande materia (som befinner sig vid kokpunkten) kallas för förångningsentalpi (på motsvarande sätt kondenseras ånga till vätska om temperaturen underskrider kokpunkten). Förångningen sker tills ångan är "mättad", det vill säga består av ren gas. Ju högre temperatur förångningen sker vid, desto större tryck hos den mättade ångan. Om en mättad ånga kyls ned så kan den bli övermättad, vilket är ett instabilt tillstånd. Minsta störning får då en del av ångan att kondensera, tills trycket sjunkit till en stabil nivå.
Sublimering
Övergång kan ibland också ske direkt mellan fast tillstånd och gas, vilket kallas sublimering. Till exempel sublimerar koldioxid vid normalt tryck och en temperatur på −78°C.
