Objašnjavamo što je kruto stanje i koje su fizičke karakteristike tog stanja tvari. Primjeri čvrstih tvari.
Što je kruto stanje?
Čvrsto stanje se naziva jednim od četiri bitna oblika u kojima je materija predstavljena, zajedno s tekućina, the soda i plazmatski. Ovi oblici se nazivaju stanja agregacije materije.
Materiju u čvrstom stanju (ili jednostavno čvrste tvari) karakterizira njezin specifičan raspored čestice, baziran na vrlo čvrstim i jakim vezama, što se prevodi u vrlo dobro definiranu fizičku strukturu. To se događa zbog kohezijskih sila između čestica, odgovornih za održavanje oblika i volumen čvrsta, te da mu se da određena granica tvrdoće i izdržljivost.
Međutim, te se sile mogu prevladati kroz fizikalne procese promjene faze, budući da su u stanju pretvoriti krutu tvar u tekućinu ili plin. Takvi procesi se nazivaju:
- Fuzija. Fizički proces koji se sastoji od primjene toplina na solidno povećati svoje temperatura dok ne dođete do svog točka taljenja (temperatura na kojoj krutina prelazi u tekuće stanje, na ovoj temperaturi krutina i tekućina koegzistiraju u termodinamičkoj ravnoteži). Kada temperatura prijeđe ovu točku, energija krutine raste dovoljno da prekine koheziju između njezinih čestica i uzrokuje promjenu faze. Taljenje također ovisi o pritisku kojem je krutina izložena.
- Sublimacija. Fizikalni proces kojim određena krutina prelazi izravno u plinovitu fazu, a da prethodno ne prođe kroz tekuću fazu. To se može postići manipuliranjem temperaturnim uvjetima i Pritisak posebno za svaku krutinu, čime se izbjegava prolazak kroz tekuću fazu prije nego što dođe do pare. Primjer za to je sublimacija čvrstog joda (I), gdje nastaje plin ljubičaste boje.
Fizičke karakteristike čvrstog stanja
Tvar u čvrstom stanju ima sljedeće karakteristike:
- Krutost. Općenito, čvrsta tvar je otporna na deformacije. Na primjer: kinks, kinks, split. Tek ako se njihov otpor svlada, krute tvari mijenjaju oblik (trajno ili privremeno, ovisno o njihovoj elastičnosti).
- Nestišljivost. Za razliku od plinova i tekućina, krute tvari se ne mogu komprimirati, odnosno njihove čestice više ne mogu biti zajedno. Umjesto toga, kada su podvrgnuti ekstremnim tlačnim silama, imaju tendenciju loma ili raspadanja na manje dijelove.
- Tvrdoća. Općenito, krute tvari su otporne na prodiranje drugih čvrstih tvari, čak i na grebanje njihove površine. To je poznato kao tvrdoća, fizička snaga protiv djelovanja drugih čvrstih tvari. Najčvršća poznata materija je dijamant.
- Krhkost. Čvrste tvari se mogu razbiti na manje komade.
- Elastičnost. Za razliku od lomljivosti i tvrdoće, elastičnost je sposobnost određenih čvrstih tijela da se podvrgnu trenutnoj deformaciji pod djelovanjem sile, a zatim se vrate u svoj izvorni oblik nakon što se djelovanje navedene sile završi. Elastični materijali imaju memoriju oblika koja im omogućuje povratak u prijašnje stanje.
- Visoka gustoća. Većina čvrstih tijela ima a gustoća relativno visoka jer su čestice koje ih sastoje vrlo blizu jedna drugoj.
- Poslušnost. Neka čvrsta tijela mogu biti obrađena deformacijom. Zbog ovog svojstva mogu se dobiti tanki listovi materijala bez lomljenja.
- Definirani oblik. Budući da su krute, čvrste tvari imaju određene oblike i ne teku kao tekućine i plinovi.
Primjeri čvrstog stanja
Neki primjeri tvari u čvrstom stanju su:
- Metali. Uz jedini izuzetak žive (Hg), metali na sobnoj temperaturi zadržavaju svoju čvrstoću i tvrdoću zbog metalne karike između njegovih atoma. Međutim, ako im se daje dovoljno topline (kao u kovačnicama ili ljevaonicama), metali teku poput tekućine i mogu poprimiti druge oblike.
- led. Tekuća voda, kada se dovede do točke smrzavanja, odnosno kada se povuče kalorijska energija Dok ne dosegne 0 ºC, kristalizira se i pretvara u led, prozirnu i čvrstu tvar.
- Kamenje. Sastavljeno od minerala i vapnenačkih ili sedimentnih elemenata, kamenje koje nalazimo na bilo kojoj cesti najjasniji je primjer moguće čvrstoće na planetu.
- Beton. Rezultat spajanja materijala kao što su šljunak, voda i cement u prahu, prvo kao mokra pasta, a zatim kao izuzetno tvrda materija pri sušenju, svakodnevno se koristi u industrija konstrukcije.
- Kosti. Mineraliziran kalcijem uzetim iz naše prehrane, kostiju našeg tijela ili bilo kojeg tijela kralježnjaka Oni su ti koji tijelu pružaju najveću čvrstoću.