物体分为三态:固态、液态、气态,那么光是什么态?火又是什么态?

斌格谦


固液气这三态是我们所常见的几种物质形态,但实际上物质存在形式远不止这几种,比如等离子态、简并态等等。

而题目中问的火就属于等离子态,但光就比较特殊了,属于玻色子,和实物粒子不同,也是一种基本粒子。

实际上在宇宙当中,物质存在最普遍的形式就是等离子态(也叫电浆)。

这种物质形态也很好理解,就是原子内部的电子脱离原子核束缚,达到一种正负离子共存,并且正负电荷数量相等的状态,与液体气体各有相似,但又不是液体和气体,于是这种形态被称为“等离子态”。

上面也说了,等离子态是宇宙最普遍的存在形式,就如咱们的太阳,核心温度在1500万摄氏度,表面也有五六千摄氏度,算是一颗等离子球了。

所以小时候咱们写作文时,经常将太阳比喻成一个“燃烧的大火球”。当然了,太阳内部是核聚变,并不是常见的燃烧。

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赛先生科普


固、液、气三态大家都很熟悉,但它们并不是所有可能的物质形态。比如说,火就是等离子态,而光子则比较特殊,后面再做详述。

气体在高温、强电场的情况下,会被电离,形成带电荷的分离的粒子,故谓之「等离子体」。既然带电,那么在电场下就会被偏转,事实上也确实如此:

可以看到,火焰被两边的带电极板吸引,分成两股(图中可能只能看清一股,但实际确实有两股)。如果是一般的气体,那在这种电压下,是不会被吸引的。

然后再来说说光子,前面有人说光子不适合用物质态来描述,其实并不严谨。因为如果用光子气来描述光子,是可以用统计力学做分析,然后得到很精确的推论的。用气体来看光子,还有一个原因,那就是如果用粒子的视角看光子,那么封闭的光子系统是与理想气体几乎一样的。而且光子气的性质也与气体类似,在理论上也有压强、温度、熵等概念。


章彦博


固态、液态、气态只是我们通常所说的普通物质三态,但除此之外,物质还有其他状态:等离子态、低温态(包括玻色-爱因斯坦凝聚态、费米凝聚态)、简并态(包括电子简并态、中子简并态)。很明显,光与火并非是我们通常所熟悉的普通物质三态。

先说火的物质状态。当温度很高时,组成物质的原子就会失去电子,形成自由电子和离子共存的物质状态,这就是等离子态。当物质燃烧时,原子会发生电离,电子跃迁会辐射出光子,从而形成我们所看到的火。因此,火的状态即为等离子态。事实上,宇宙中最为常见的物质状态不是气液固三态,而是等离子态,因为遍布宇宙中的恒星(包括太阳)都是处于这种状态。

另一方面,光其实是一种能量形式,它们的本质是电磁辐射,并非是由原子组成的物质。组成物质的粒子都是拥有静止质量的,而组成光的光子是没有静止质量的,光子是一种静止质量为零的玻色子。虽然光在有时候表现出粒子或者波的行为,但光不被归类为物质,所以光也就没有物质状态之说。


火星一号


很好的问题。

物质当然不仅仅只有三态,而是有很多态,比如超导态,等离子态,光子气体等等。

你说的光就属于光子气体,而你说的火基本上可以认为是等离子态。不过其实我也很奇怪为什么在中学课本中不给大家介绍一下火与闪电这样的基本的等离子体状态,我们国家的教材还是比较传统的,其实我觉得在中学里是可以多讲点生活常识的。

我们在中学的时候说的固态、液态、气态那是最基础的知识,并不是最全的,比如黑洞属于什么态?黑洞就属于黑洞态。

因此,你的问题基本上就回答完毕了。

既然说到这里了,我们还可以谈谈物态变化,那在物理学上叫做相变。相变是经常发生的现象,比如液体变成气体叫做气化,液体变成固体叫做凝固……这些是初中知识。然后呢?到了大学或者研究生阶段,你会学到超导相变,比如水银在低温下会成为超导状态,这就是一种新的相变了。再比如,恒星在特定条件下会变成黑洞,这也是一种相变。

我们现在的知识,并不能完全理解相变,尤其是宇宙早期大爆炸后发生的弱电相变等等,都是我们不清楚的。

笼统地把物质分为几个状态这样的思维是文科的思维,基本上就是为了记忆,而实际的物理其实要复杂得多,有时候甚至是不可完全描述与概括的。正因为我们有那么多未知的东西,我们人类才有前进的动力。而且,已知越多,无知就更多。希望这个问题能带给你启发。


作家张轩中


光是基本粒子,不属于什么状态。因为固液气状态都是由更小的粒子构成了。粒子的组合在宏观上体现就是物质的不同形态。

火有液体和气体的流动性,但是没有气体的扩散性。也没有液体的实在性,所以火既不是液体也不是气体。

火是全是的一种状态,这就是等离子体。

一般情况下,燃烧是可燃物体和氧气的化学反应。比如氢气和氧燃烧,碳和氧燃烧。


物质温度达到一定程度,其原子核外的电子会吸收能量而游离出去,导致原子失去电子而呈现正电性,其与带负电的电子组成的集体,这个集体整体成电中性,也就是等离子体。

你可能会问,原子不也是电中性吗?这和等离子体有什么区别?

原子的电中性是原子内部的电中和,因为原子核和电子电性抵消。等离子体是原子中电子脱离出来了,导致原子内部电中性失衡,并呈现正电,游离出来的电子和带正电的原子组成粒子浆,这个粒子浆就是等离子体。

由于游离出来的电子不再受到原子的束缚,所以电子具有极大的流动性,受热就会辐射光子。流动性的电子辐射出的光子也就呈现出混乱状态,所以我们看到的火焰就是飘忽不定的光。


火焰的本质就是等离子辐射光子而已。光是光量子,是不可再分的能量,具有波粒二象性。问光属于什么物质形态,就相当问沙子属于哪一种建筑类型一样。沙子被不同的建筑师使用后才会形成不同的建造风格。


科学认识论


火是等离子态。

看到这个问题,想起了一件事情,百感交集。我堂弟70后80之间,现在三十多岁,人比较聪明调皮,思维敏捷,属于那种一个游戏币能在游戏厅里玩半天的,但不怎么上瘾。他从北京回到老家城市上小学(我叔叔从北京转业回地方),上课时老师讲物质的三态,他就站起来问老师,火是啥态,电是啥态。。。。

结果老师答不上来,认为他是捣乱课堂,把他好一顿批评,让他出去罚站。。。他很不服气,跟我说,拼命去找资料,找到了还告诉我,等离子态。

如果在美国,老师估计会表扬这样的孩子吧?

挺聪明,后来没有上大学。那么,聪明,还挺好学的孩子,到底是怎么被废掉的呢?

后来,和他喝酒聊天,他打开心扉,谈到后来都不喜欢学习了,起源于后面更严重的一次事件。

后来他上初中,数学老师彻底让他对学习丧失了兴趣:有三道数学题,他做对了两道,一道错了,老师打回去要他重改,但老师把位置标错了,标在了对的那道题上,结果他有点懵,觉得不可能错啊,但老师态度很严厉,要求大家闲时修改。因此不得不重新拿张纸,修改那道对了的题,结果自然是把对的修改错了,老师一看,怎么交上来一道错题,明显不对啊,打回去重做,我弟一看,还不对,就更糊涂了,又去改,反复好几次,一直到第十次,气的不行的老师,把他叫过来,掐他的胳膊,把胳膊都掐青了,说你怎么这么笨。最后,老师气的把原来的卷子拿过来,发现他标错位置了。。。

然而,我弟已经对学习和老师,都没什么兴趣了。原来在北京上学时,生病住院了,老师都是下班后,跑到医院去给他补课,回到老家,县城的老师和北京的老师,差异还是比较大的。

后来2000年左右去参军了,空一师,服役三年。退伍后,回到老家进入一家国企。

我堂弟人远比我聪明,但后来没读大学,挺让我可惜的。


流浪在远方的忧伤


首先,科普一个物质态的概念:一般的可见物质分为三态,即气液固三态。但是随着物理学的发展,特别是量子力学的发展,人们又发现物质在一些特殊的环境中具有完全不同于气固液三态的性质。故而总的来说,物质在物理学上分为六态,分别指:气态、液态、固态、等离子态、玻色—爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。



上述六态用于描述由分子、原子、离子组成的物质。而对于像光子、电子、质子这种单个基本粒子,不至于上述六态中的任何一态。严格来说,光子就是电磁波,具有波粒二象性,是一种不具有实体化的物质。



而火的成分结构复杂,即包括反应的分子、也包含反应中和反应后的分子,还有反应过程中释放的光和热。所以说火就是一种复杂体系组成的东西,我们看到的只是它们反应过程中释放出来的热而已。如此一个复杂的体系,也不归属于任何一态,因为它既包含了部分气态、等离子态还有光子等非经典态的物质。


科学探秘频道


答:固、液、气三种形态是中学物理内容,其实物质的形态远不止这三种,“火焰”可以认为是等离子态,而“光”是能量的特殊形式。


物质形态

我常见的物质,比如水随着温度的升高,会由固态变为液态,再由液态变为气态;对物质状态的划分,也存在模糊的地方。

比如水在超临界(374℃,22.1MPa)时,基本就呈气液混合态,无法再区分此时处于气态还是液态;本质地说,水只有超临界态和非临界态两种形态,其余形态都是在此两种形态下的继续细分。

比如还有:低温态(包括超导态、超流体态、凝聚态等等)、等离子态、简并态(比如中子简并态)、超固态(比如金属氢)等等。


火焰

而我们平常见到的“火焰”,本身也由物质组成,是物质就一定会处于某种形态,火焰本质上是处于等离子态和激发态的物质。

等离子态:指由原子组成的物质,失去部分核外电子后,带正电的原子和带负电的自由电子形成的共存状态。

当物质加热到一定温度后,组成物质的原子热运动变得剧烈,部分核外电子吸收能量后转变为自由电子(等离子态),原子间的碰撞也变得频繁,从而实现化学键的断裂和重组,同时发生剧烈的发光发热反应,宏观现象就是化学燃烧。

要达到等离子态,就需要很高的温度,使得电子脱离原子核束缚才行;比如整个太阳,就是一个巨大的等离子体;而火柴燃烧的火焰,由内而外分别是“激发态气态-等离子态-激发态气态”的过渡。


光不具备原子那样的微观结构,所以和常规物质形态有区别,也没有物质形态的说法;光本质是能量的一种特殊形式,我们可以把光子分解为一份一份的光子,也可以看成电磁波,具有波粒二象性。



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艾伯史密斯


首先物体并非只分为固态,液态和气态,这三种形态只是我们经常看到的物质存在方式,除了这三种形态,还有等离子态,超临界态,超固态还有中子态!

而火就属于等离子态!

我们知道,当物体的温度升高时,组成物体的原子内部结构就开始变得不稳定,温度高到一定程度,组成原子的电子和原子核就相互脱离,不受约束,成为等离子态,这种形态就像一锅“粒子浆”,电子和原子核不受彼此束缚没有目的地游离着,不像正常的原子那样很有规律,电子与原子核是一个整体!

自由的电子在吸收能量后,会出现能级跃迁(从低能级到高能级),这个过程中就是释放出光,而我们见到的火焰就是飘忽不定的光,也可以认为是能量!

而光本身是电磁波,也是能量的传递方式,光子也被称为光量子,是能量的基本单位,它不可再分,所以光不属于任何形态,光具有波粒二象性,也是基本的粒子,而粒子的组合表现出来的就是物质的具体形态!

我们生活中见到的大部分光都是通过电子能级跃迁而产生的,能级跃迁的过程中会激发出能量,这种能量就是以光子的形式向外辐射!


宇宙探索


本题,表面上涉及“物态的分类”,实际上涉及“物质的分类”。这很难,教科书没给交代。

光,究竟属于什么物质,尚无逻辑自洽的答案。火,是含等离子体的混合气体。

较真,连“气态”的说法,也是不严谨的。氧气,O2与O2之间有空隙,氧原子O与O之间也有空隙,这些空隙是什么东西?

以下是几个语境的物态分类。

按凝聚性的分类:凝聚态vs分散态。

凝聚态:固态与液态。其中,固态:如陶瓷与金属。液态:水、水银、浆糊(半流体)、超流态。

分散态:气态、等离子态、场态。其中,等离子态,例如自由电子、自由质子、α粒子。

场介质态,特指真空场介质。诸如电场、磁场、电磁场、电磁波、引力场、引力波、温度场、机械波。

光,是一种电磁波,因此光属于场介质态。

火,是等离子体、气体分子与场介质的综合性的分散态。

按致密性的分类:低密态vs高密态。

低密态,特指不同能密的场介质,也叫玻色子态。从小到大有:基态场、引力场、电磁场。

光,是被激发的真空场,属于低密态物质。

高密态,特指不同能密的实物质,也叫费米子态。例如:中微子、电子、核子、原子、分子。

混合态,是玻色子与费米子的有机结合。

火,是一种混合态,有亚原子也有场介质。气溶胶是一种混合态。

按导电性分类:导体vs绝缘体

导体:是基级能带电子容易被激发的导电材料。导体包括:常导体、半导体、超导体。

①常导体,如金属、石墨、电解质溶液、水之类的极性分子液体。

②超导体,是激光制冷下的液氨之类,涉及玻色·爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。

③半导体,是导体与绝缘体之间的过渡态。例如:锗、镓、硅等。

绝缘体,是基级能带电子很难被激发的非导电材料。例如:陶瓷、玻璃、橡胶、塑料。

不过,超低温下的绝缘体有导电性。高电压下的绝缘体会被击穿,也有导电性。

结论

光,是一种极低密度的场介质态。火是一种等离子体、气体分子与场介质的混合态。


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