Materians olika tillstånd.

Materians olika tillstånd.

Materian har huvudsakligen tre olika tillstånd eller form. Den kan vara fast, flytande eller gasform. Materians tillstånd beror på hur starka bindningarna mellan atomerna är. Ju starkare bindningar är desto hårdare packat materian är. Fasta ämnen har starkare bindningar mellan atomerna än vätskor och gaser osv.

När man värmer upp ett fast ämne (man tillför energi till ämnet) kommer partiklarna inuti att röra sig allt snabbare. Energitillförseln övergår till värme och ämnets inre temperatur ökar. Dessa rörelser eller skakelser kan till slut vara så starka att bindningskraften mellan atomerna inte räcker till och ämnet kommer att förlora sin inre struktur och smälta till en vätska.
Varje fast ämne har sin egen smälttemperatur eller smältpunkt. Så länge ämnet smälter stiger inte temperaturen. All energi som tillförs just då går för att bryta bindningarna. Den inre temperaturen ökar alltså enbart när ämnet fortfarande är fast.

När alla bindningar har brutits kan temperaturen i vätskan stiga igen. Energitillförsel (upphettning) gör att partiklarna återigen rör sig allt snabbare och temperaturen stiger. Vibrationerna kan igen vara så starka att bindningskraften inte räcker till och ämnet övergår så småningom till en gasform. Man säger då att vätskan kokar. Varje vätska har sin egen koktemperatur eller kokpunkt. När vätskan kokar ökar inte temperaturen. All energitillförseln går så för att bryta bindningar och gas bildas. Rent vatten kokar vid 100 grader Celsius. Observera att vattnets temperatur inte ökar så länge vattnet kokar, dvs kokpunkt för vatten kan inte överstiga 100 grader. Vattenånga (gasform för vatten) kan däremot nå högre grader.

När ett fast ämne övergår till vätska och vidare till gas blir ordningen (eller ordningsgraden) mindre. För att dessa processer kan ske behöver man ofta tillföra energi. Samtidigt som oordningen ökar så minskar energiinnehållet. Ämnet blir energifattigare när det övergår från fast till vätska vidare till gas. Ämnet blir mindre bundet och den kemiska bundna energin minskas.

Man kan då undra över varför man behöver tillföra energi till ett fast ämne när man vill omvandla det till vätska. Förklaringar till denna och andra frågor som berör grundläggande idéer och teorier inom kemi och fysik kan vara väldigt komplicerade. Vi nöjer oss med följande sammanfattning:

Fasta ämnen --- hög ordningsgrad --- stark bindningsenergi mellan atomerna --- energirika.
Gaser --- låg ordningsgrad --- svag bindningsenergi --- energifattiga.

Ett energifattigt system kan aldrig omvandlas till energirikt system utan tillförsel av energi.