Kaikki aineen tilan muutokset liittyvät lämpötilan ja paineen metamorfoosiin. Yksi aine voidaan esittää seuraavissa aggregaatiotiloissa: kiinteä, nestemäinen, kaasumainen.
Huomaa, että siirtymän edetessä aineen koostumuksessa ei havaita muutoksia. Aineen siirtymiseen nesteestä kiinteään tilaan liittyy vain muutos molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimissa, molekyylien järjestelyssä. Muutosta tilasta toiseen kutsutaan vaihesiirtymäksi.
Sulaminen
Tässä prosessissa kiinteä aine muuttuu nesteeksi. Sen toteuttamiseksi tarvitaan korotettua lämpötilaa.
Esimerkiksi tällaista aineen tilaa voi havaita luonnossa. Fysiikka selittää helposti lumihiutaleiden sulamisprosessin kevätsäteiden vaikutuksesta. Pienet jääkiteet, jotka ovat osa lunta, alkavat romahtaa sen jälkeen, kun ilma on lämmitetty nollaan. Sulaminen tapahtuu vähitellen. Ensinnäkin jää imee lämpöenergiaa. Lämpötilan muuttuessa jää muuttuu täydellisesti nestemäiseksi vedeksi.
Siihen liittyy hiukkasten nopeuden, lämpöenergian merkittävä kasvu, noususisäistä energiaa.
Indeksin, jota kutsutaan sulamispisteeksi, saavuttamisen jälkeen kiinteän aineen rakenteessa on katkos. Molekyyleillä on enemmän vapautta, ne "hyppäävät" eri asemissa. Sulalla aineella on enemmän energiaa kuin kiinteässä tilassa.
Kovettumislämpötila
Aineen siirtyminen nestemäisestä tilasta kiinteään tilaan tapahtuu tietyssä lämpötila-arvossa. Jos lämpö poistetaan kehosta, se jäätyy (kiteytyy).
Kovettumislämpötilaa pidetään yhtenä tärkeimmistä ominaisuuksista.
Kyteytys
Aineen siirtymistä nestemäisestä tilasta kiinteään tilaan kutsutaan kiteytykseksi. Kun lämmön siirtyminen nesteeseen lakkaa, lämpötila laskee tiettyyn arvoon. Fysiikassa aineen faasimuutosta nesteestä kiinteään kutsutaan kiteytykseksi. Kun harkitaan ainetta, joka ei sisällä epäpuhtauksia, sulamispiste vastaa kiteytysindeksiä.
Molemmat prosessit etenevät asteittain. Kiteytysprosessiin liittyy nesteen sisältämien molekyylien keskimääräisen kineettisen energian lasku. Kiinteille aineille ominaiset vetovoimat, joiden ansiosta hiukkaset pidetään tiukassa järjestyksessä, lisääntyvät. Kun hiukkaset ovat järjestäytyneet, muodostuu kide.
Aggregaatiotila on aineen fyysinen muoto, joka esitetään tietyssä muodossapaine- ja lämpötila-alueet. Sille on tunnusomaista kvantitatiiviset ominaisuudet, jotka muuttuvat valituin aikavälein:
- aineen kyky muuttaa muotoa ja tilavuutta;
- pitkän tai lyhyen kantaman tilauksen puuttuminen (läsnäolo).
Kiteytysprosessi liittyy entropiaan, vapaaseen energiaan, tiheyteen ja muihin fysikaalisiin suureisiin.
Nesteiden, kiinteiden aineiden ja kaasumaisten muotojen lisäksi vapautuu toinen aggregaatiotila - plasma. Kaasut voivat kulkeutua siihen, jos lämpötila kohoaa vakiopaineessa.
Aineen eri olomuotojen väliset rajat eivät aina ole tiukat. Fysiikka on vahvistanut amorfisten kappaleiden olemassaolon, jotka pystyvät ylläpitämään nesteen rakennetta vähällä juoksevalla. Nestekiteillä on kyky polarisoida niiden läpi kulkeva sähkömagneettinen säteily.
Johtopäätös
Fysiikan eri tilojen kuvaamiseksi käytetään termodynaamisen vaiheen määritelmää. Kriittiset ilmiöt ovat tiloja, jotka kuvaavat yhden vaiheen muuttumista toiseen. Kiinteät kappaleet erottuvat keskimääräisen asemansa säilymisestä pitkän ajan kuluessa. Ne tekevät lieviä värähtelyjä (minimiamplitudilla) tasapainoasennon ympärillä. Kiteillä on tietty muoto, joka muuttuu, kun se menee nestemäiseen tilaan. Tietojen kiehumis- (sulamis-) lämpötiloista antavat fyysikot käyttää siirtymiä yhdestä aggregaatiotilasta toiseenkäytännön tarkoituksiin.
