物體分為三態:固態、液態、氣態,那麼光是什麼態?火又是什麼態?

斌格謙


固液氣這三態是我們所常見的幾種物質形態,但實際上物質存在形式遠不止這幾種,比如等離子態、簡併態等等。

而題目中問的火就屬於等離子態,但光就比較特殊了,屬於玻色子,和實物粒子不同,也是一種基本粒子。

實際上在宇宙當中,物質存在最普遍的形式就是等離子態(也叫電漿)。

這種物質形態也很好理解,就是原子內部的電子脫離原子核束縛,達到一種正負離子共存,並且正負電荷數量相等的狀態,與液體氣體各有相似,但又不是液體和氣體,於是這種形態被稱為“等離子態”。

上面也說了,等離子態是宇宙最普遍的存在形式,就如咱們的太陽,核心溫度在1500萬攝氏度,表面也有五六千攝氏度,算是一顆等離子球了。

所以小時候咱們寫作文時,經常將太陽比喻成一個“燃燒的大火球”。當然了,太陽內部是核聚變,並不是常見的燃燒。

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賽先生科普


固、液、氣三態大家都很熟悉,但它們並不是所有可能的物質形態。比如說,火就是等離子態,而光子則比較特殊,後面再做詳述。

氣體在高溫、強電場的情況下,會被電離,形成帶電荷的分離的粒子,故謂之「等離子體」。既然帶電,那麼在電場下就會被偏轉,事實上也確實如此:

可以看到,火焰被兩邊的帶電極板吸引,分成兩股(圖中可能只能看清一股,但實際確實有兩股)。如果是一般的氣體,那在這種電壓下,是不會被吸引的。

然後再來說說光子,前面有人說光子不適合用物質態來描述,其實並不嚴謹。因為如果用光子氣來描述光子,是可以用統計力學做分析,然後得到很精確的推論的。用氣體來看光子,還有一個原因,那就是如果用粒子的視角看光子,那麼封閉的光子系統是與理想氣體幾乎一樣的。而且光子氣的性質也與氣體類似,在理論上也有壓強、溫度、熵等概念。


章彥博


固態、液態、氣態只是我們通常所說的普通物質三態,但除此之外,物質還有其他狀態:等離子態、低溫態(包括玻色-愛因斯坦凝聚態、費米凝聚態)、簡併態(包括電子簡併態、中子簡併態)。很明顯,光與火併非是我們通常所熟悉的普通物質三態。

先說火的物質狀態。當溫度很高時,組成物質的原子就會失去電子,形成自由電子和離子共存的物質狀態,這就是等離子態。當物質燃燒時,原子會發生電離,電子躍遷會輻射出光子,從而形成我們所看到的火。因此,火的狀態即為等離子態。事實上,宇宙中最為常見的物質狀態不是氣液固三態,而是等離子態,因為遍佈宇宙中的恆星(包括太陽)都是處於這種狀態。

另一方面,光其實是一種能量形式,它們的本質是電磁輻射,並非是由原子組成的物質。組成物質的粒子都是擁有靜止質量的,而組成光的光子是沒有靜止質量的,光子是一種靜止質量為零的玻色子。雖然光在有時候表現出粒子或者波的行為,但光不被歸類為物質,所以光也就沒有物質狀態之說。


火星一號


很好的問題。

物質當然不僅僅只有三態,而是有很多態,比如超導態,等離子態,光子氣體等等。

你說的光就屬於光子氣體,而你說的火基本上可以認為是等離子態。不過其實我也很奇怪為什麼在中學課本中不給大家介紹一下火與閃電這樣的基本的等離子體狀態,我們國家的教材還是比較傳統的,其實我覺得在中學裡是可以多講點生活常識的。

我們在中學的時候說的固態、液態、氣態那是最基礎的知識,並不是最全的,比如黑洞屬於什麼態?黑洞就屬於黑洞態。

因此,你的問題基本上就回答完畢了。

既然說到這裡了,我們還可以談談物態變化,那在物理學上叫做相變。相變是經常發生的現象,比如液體變成氣體叫做氣化,液體變成固體叫做凝固……這些是初中知識。然後呢?到了大學或者研究生階段,你會學到超導相變,比如水銀在低溫下會成為超導狀態,這就是一種新的相變了。再比如,恆星在特定條件下會變成黑洞,這也是一種相變。

我們現在的知識,並不能完全理解相變,尤其是宇宙早期大爆炸後發生的弱電相變等等,都是我們不清楚的。

籠統地把物質分為幾個狀態這樣的思維是文科的思維,基本上就是為了記憶,而實際的物理其實要複雜得多,有時候甚至是不可完全描述與概括的。正因為我們有那麼多未知的東西,我們人類才有前進的動力。而且,已知越多,無知就更多。希望這個問題能帶給你啟發。


作家張軒中


光是基本粒子,不屬於什麼狀態。因為固液氣狀態都是由更小的粒子構成了。粒子的組合在宏觀上體現就是物質的不同形態。

火有液體和氣體的流動性,但是沒有氣體的擴散性。也沒有液體的實在性,所以火既不是液體也不是氣體。

火是全是的一種狀態,這就是等離子體。

一般情況下,燃燒是可燃物體和氧氣的化學反應。比如氫氣和氧燃燒,碳和氧燃燒。


物質溫度達到一定程度,其原子核外的電子會吸收能量而遊離出去,導致原子失去電子而呈現正電性,其與帶負電的電子組成的集體,這個集體整體成電中性,也就是等離子體。

你可能會問,原子不也是電中性嗎?這和等離子體有什麼區別?

原子的電中性是原子內部的電中和,因為原子核和電子電性抵消。等離子體是原子中電子脫離出來了,導致原子內部電中性失衡,並呈現正電,遊離出來的電子和帶正電的原子組成粒子漿,這個粒子漿就是等離子體。

由於遊離出來的電子不再受到原子的束縛,所以電子具有極大的流動性,受熱就會輻射光子。流動性的電子輻射出的光子也就呈現出混亂狀態,所以我們看到的火焰就是飄忽不定的光。


火焰的本質就是等離子輻射光子而已。光是光量子,是不可再分的能量,具有波粒二象性。問光屬於什麼物質形態,就相當問沙子屬於哪一種建築類型一樣。沙子被不同的建築師使用後才會形成不同的建造風格。


科學認識論


火是等離子態。

看到這個問題,想起了一件事情,百感交集。我堂弟70後80之間,現在三十多歲,人比較聰明調皮,思維敏捷,屬於那種一個遊戲幣能在遊戲廳裡玩半天的,但不怎麼上癮。他從北京回到老家城市上小學(我叔叔從北京轉業回地方),上課時老師講物質的三態,他就站起來問老師,火是啥態,電是啥態。。。。

結果老師答不上來,認為他是搗亂課堂,把他好一頓批評,讓他出去罰站。。。他很不服氣,跟我說,拼命去找資料,找到了還告訴我,等離子態。

如果在美國,老師估計會表揚這樣的孩子吧?

挺聰明,後來沒有上大學。那麼,聰明,還挺好學的孩子,到底是怎麼被廢掉的呢?

後來,和他喝酒聊天,他打開心扉,談到後來都不喜歡學習了,起源於後面更嚴重的一次事件。

後來他上初中,數學老師徹底讓他對學習喪失了興趣:有三道數學題,他做對了兩道,一道錯了,老師打回去要他重改,但老師把位置標錯了,標在了對的那道題上,結果他有點懵,覺得不可能錯啊,但老師態度很嚴厲,要求大家閒時修改。因此不得不重新拿張紙,修改那道對了的題,結果自然是把對的修改錯了,老師一看,怎麼交上來一道錯題,明顯不對啊,打回去重做,我弟一看,還不對,就更糊塗了,又去改,反覆好幾次,一直到第十次,氣的不行的老師,把他叫過來,掐他的胳膊,把胳膊都掐青了,說你怎麼這麼笨。最後,老師氣的把原來的卷子拿過來,發現他標錯位置了。。。

然而,我弟已經對學習和老師,都沒什麼興趣了。原來在北京上學時,生病住院了,老師都是下班後,跑到醫院去給他補課,回到老家,縣城的老師和北京的老師,差異還是比較大的。

後來2000年左右去參軍了,空一師,服役三年。退伍後,回到老家進入一家國企。

我堂弟人遠比我聰明,但後來沒讀大學,挺讓我可惜的。


流浪在遠方的憂傷


首先,科普一個物質態的概念:一般的可見物質分為三態,即氣液固三態。但是隨著物理學的發展,特別是量子力學的發展,人們又發現物質在一些特殊的環境中具有完全不同於氣固液三態的性質。故而總的來說,物質在物理學上分為六態,分別指:氣態、液態、固態、等離子態、玻色—愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態。



上述六態用於描述由分子、原子、離子組成的物質。而對於像光子、電子、質子這種單個基本粒子,不至於上述六態中的任何一態。嚴格來說,光子就是電磁波,具有波粒二象性,是一種不具有實體化的物質。



而火的成分結構複雜,即包括反應的分子、也包含反應中和反應後的分子,還有反應過程中釋放的光和熱。所以說火就是一種複雜體系組成的東西,我們看到的只是它們反應過程中釋放出來的熱而已。如此一個複雜的體系,也不歸屬於任何一態,因為它既包含了部分氣態、等離子態還有光子等非經典態的物質。


科學探秘頻道


答:固、液、氣三種形態是中學物理內容,其實物質的形態遠不止這三種,“火焰”可以認為是等離子態,而“光”是能量的特殊形式。


物質形態

我常見的物質,比如水隨著溫度的升高,會由固態變為液態,再由液態變為氣態;對物質狀態的劃分,也存在模糊的地方。

比如水在超臨界(374℃,22.1MPa)時,基本就呈氣液混合態,無法再區分此時處於氣態還是液態;本質地說,水只有超臨界態和非臨界態兩種形態,其餘形態都是在此兩種形態下的繼續細分。

比如還有:低溫態(包括超導態、超流體態、凝聚態等等)、等離子態、簡併態(比如中子簡併態)、超固態(比如金屬氫)等等。


火焰

而我們平常見到的“火焰”,本身也由物質組成,是物質就一定會處於某種形態,火焰本質上是處於等離子態和激發態的物質。

等離子態:指由原子組成的物質,失去部分核外電子後,帶正電的原子和帶負電的自由電子形成的共存狀態。

當物質加熱到一定溫度後,組成物質的原子熱運動變得劇烈,部分核外電子吸收能量後轉變為自由電子(等離子態),原子間的碰撞也變得頻繁,從而實現化學鍵的斷裂和重組,同時發生劇烈的發光發熱反應,宏觀現象就是化學燃燒。

要達到等離子態,就需要很高的溫度,使得電子脫離原子核束縛才行;比如整個太陽,就是一個巨大的等離子體;而火柴燃燒的火焰,由內而外分別是“激發態氣態-等離子態-激發態氣態”的過渡。


光不具備原子那樣的微觀結構,所以和常規物質形態有區別,也沒有物質形態的說法;光本質是能量的一種特殊形式,我們可以把光子分解為一份一份的光子,也可以看成電磁波,具有波粒二象性。



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艾伯史密斯


首先物體並非只分為固態,液態和氣態,這三種形態只是我們經常看到的物質存在方式,除了這三種形態,還有等離子態,超臨界態,超固態還有中子態!

而火就屬於等離子態!

我們知道,當物體的溫度升高時,組成物體的原子內部結構就開始變得不穩定,溫度高到一定程度,組成原子的電子和原子核就相互脫離,不受約束,成為等離子態,這種形態就像一鍋“粒子漿”,電子和原子核不受彼此束縛沒有目的地遊離著,不像正常的原子那樣很有規律,電子與原子核是一個整體!

自由的電子在吸收能量後,會出現能級躍遷(從低能級到高能級),這個過程中就是釋放出光,而我們見到的火焰就是飄忽不定的光,也可以認為是能量!

而光本身是電磁波,也是能量的傳遞方式,光子也被稱為光量子,是能量的基本單位,它不可再分,所以光不屬於任何形態,光具有波粒二象性,也是基本的粒子,而粒子的組合表現出來的就是物質的具體形態!

我們生活中見到的大部分光都是通過電子能級躍遷而產生的,能級躍遷的過程中會激發出能量,這種能量就是以光子的形式向外輻射!


宇宙探索


本題,表面上涉及“物態的分類”,實際上涉及“物質的分類”。這很難,教科書沒給交代。

光,究竟屬於什麼物質,尚無邏輯自洽的答案。火,是含等離子體的混合氣體。

較真,連“氣態”的說法,也是不嚴謹的。氧氣,O2與O2之間有空隙,氧原子O與O之間也有空隙,這些空隙是什麼東西?

以下是幾個語境的物態分類。

按凝聚性的分類:凝聚態vs分散態。

凝聚態:固態與液態。其中,固態:如陶瓷與金屬。液態:水、水銀、漿糊(半流體)、超流態。

分散態:氣態、等離子態、場態。其中,等離子態,例如自由電子、自由質子、α粒子。

場介質態,特指真空場介質。諸如電場、磁場、電磁場、電磁波、引力場、引力波、溫度場、機械波。

光,是一種電磁波,因此光屬於場介質態。

火,是等離子體、氣體分子與場介質的綜合性的分散態。

按緻密性的分類:低密態vs高密態。

低密態,特指不同能密的場介質,也叫玻色子態。從小到大有:基態場、引力場、電磁場。

光,是被激發的真空場,屬於低密態物質。

高密態,特指不同能密的實物質,也叫費米子態。例如:中微子、電子、核子、原子、分子。

混合態,是玻色子與費米子的有機結合。

火,是一種混合態,有亞原子也有場介質。氣溶膠是一種混合態。

按導電性分類:導體vs絕緣體

導體:是基級能帶電子容易被激發的導電材料。導體包括:常導體、半導體、超導體。

①常導體,如金屬、石墨、電解質溶液、水之類的極性分子液體。

②超導體,是激光製冷下的液氨之類,涉及玻色·愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態。

③半導體,是導體與絕緣體之間的過渡態。例如:鍺、鎵、硅等。

絕緣體,是基級能帶電子很難被激發的非導電材料。例如:陶瓷、玻璃、橡膠、塑料。

不過,超低溫下的絕緣體有導電性。高電壓下的絕緣體會被擊穿,也有導電性。

結論

光,是一種極低密度的場介質態。火是一種等離子體、氣體分子與場介質的混合態。


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