物质存在地球上,分别是气态、液态、固态,有没有其他形式?

心诚至远


物质除了固态、液态和气态外,还有其他形态吗?

我们周围的物质真是形形色色、丰富多彩。如果你把这些物质来分一分,你会毫不困难地指出,哪些是固体,哪些是液体,哪些是气体。

物质除了这3种以外,究竟还有没有别的形态呢?

我们用水做例子:将冰加热到一定的程度,它就由固体变成为液体的水;温度再升高,又蒸发成气体。但要是将气体的温度继续升高,会得到什么样的结果呢?

当气体的温度升高到几千度以上的时候,气体的原子就开始抛掉身上的电子,于是带负电的电子开始自由自在地游逛,而原子也成为带正电的离子。温度愈高,气体原子脱落的电子就愈多,这种现象叫做气体的电离化。科学家把电离化的气体,叫做“等离子态”。

除了高温以外,用强大的紫外线、X射线和丙种射线来照射气体,也可以使气体转变成等离子态。

这种等离子态也许你感到很稀罕吧!其实,在广漠无边的宇宙中,它是最普遍存在的一种形态。因为宇宙中大部分的发光的星球,它们内部的温度和压力都高极了,这些星球内部的物质几乎都处在等离子态。只有在那些昏暗的行星和分散的星际物质里,才能找到固体、液体和气体。

就是在我们的周围,也经常能够碰到等离子态的物质。像在日光灯和霓虹灯的灯管里,眩目的白炽电弧中,都能找到它的踪迹。再有,在地球周围的电离层里,在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里面,也能找到这种奇妙的等离子态。

科学家发现天空中的白矮星,个子不大,可是它的密度却大得吓人。它们的密度大约是水的3600万到几亿倍。这是什么缘故呢?

物质是由原子构成的。普通的物质,原子和原子之间有着很大的空隙。原子的中心是原子核,外面是围绕着它旋转的电子层;原子核很重,它的重量占整个原子的99%,但是它的体积却很小,如果拿原子比做一座高大的楼房,原子核就像是一颗放在大楼中央的玻璃弹子,因此原子内部的空隙也是很大的。

在白矮星里面,压力和温度都大极度了。大几百万大气压的压力下,不但原子之间的空隙被压得消失了,就是原子外围的电子层也都被压碎了,所有的原子核和电子都紧紧地挤在一起,这时候物质里面就不再有什么空隙,因些物质也就特别的重了。这样的物质,科学家把它叫做“超固态”。白矮星的内部就是充满这样的超固态物质。在我们居住着的地球的中心,那里的压力达到35.5亿百帕左右(1个大气压=1013百帕),因此也存在着一定的超固态物质。

假如在超固态物质上再加上巨大的压力,那么原来已经挤得紧紧的原子核和电子,就不可能再紧了,这时候原子核只好被迫解散,从里面放出质子和中子。从原子核里放出的质子,在极度大的压力下会和电子结合成为中心。这样一来,物质的构造发生了根本的变化,原来是原子核和电子,现在却都变成了中子,这样的状态,叫做“中子态”。

中子态物质的密度更是吓人,它比超固态物质还要大10多万倍呢!一个火柴盒那么大的中子态物质,可以有30亿吨重,要有96000多台重型火车头才能拉动它。在宇宙中,估计只有少数的恒星,才具有这种形态的物质。

所以,现在我们知道物质的形态不止固态、液态和气态这3种


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物质形态除了常见的气态、液态和固态,还有等离子态、超固态、中子态、超流态、超导态、玻色一爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态等。

  • 等离子态

等离子态是指物质原子内的电子脱离后形成的带正点的离子和带负电的原子的状态。我们常见的电火花、火焰就是等离子态,它们时激发状态的气体分子。处于等离子态的物种能够发出大量的能量。等离子态又称为“超气态”,和气态有点相似:没有固定的形状和体积。

  • 超固态

超固态是物质在140万倍大气压下,电子全被“挤”出去,只剩下孤零零的原子核,这些原子核紧密排列的状态,就是超固态。超固态密度很大,一个乒乓球大小的就有1000吨,有点像“黑洞”。

  • 中子态

中子态就是在超固态的基础上,再压它,使得原子核都挤裂了,中子还是中子,但质子被迫和电子结合成了中子,原来好端端的由质子、中子和电子组成的原子内部全成了中子。

  • 超流态

当液态氦在-270.98℃时,原本的液体突然呈现“超流动性”,这种情况下,可以通过极小的缝隙(10万分之一厘米),杯子都装不了啦。

  • 超导态

超导态我们常听说,就是一些特殊的物质,在温度和压力一定的情况下,电阻为0。

  • 玻色一爱因斯坦凝聚态

这是指玻色子原子在接近绝对零度时,具有了气态、超流态的状态。这个时候的原子都聚集到能量最低的量子态(注意,这是物质在量子状态下的状态)。这种状态很特别,光经过时,速度会降低,低到比你走路还慢。

  • 费米子凝聚态

费米子凝聚态也是物质在量子状态下的状态。将具有费米子特征的钾原子冷却到比绝对零度高十亿分之一度时,放到“磁杯”蒸发冷却,在真空环境下用磁场和激光使钾原子配对,形成费米子凝聚态。


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气态、液态和固态,是我们在日常生活中最为常见的三态,那么物体除了这三态还有哪些状态呢?

等离子态:

原子是由原子核和电子组成,通常情况下电子围绕着原子核旋转。然而若是气态的原子处于几千摄氏度以上的的高温中,其身上的电子就会开始脱落,温度越高脱落的原子越多,此时的气体中满是带负电的自由电子和市区电子的原子转变成的离子,这种现象叫气体的电离化,电离化的气体就是等离子态。除了高温以外,用强大的紫外线、X射线和丙种射线来照射气体,也可以使气体转变成等离子态。

超固态:

处于固态的物质,在强大的压力之下,原子间距消失,原子外围的电子层崩塌,所有的电子和原子核被挤作一团,这个时候的物质基本上已经不存在什么间隙了,这样的物质状态,科学家把其称作超固态。超固态只会在极大的压力下产生,宇宙中的白矮星或者我们地球的内部都可以找到超固态。

中子态:

超固态的物质原则上已经不存在间隙了,但是若继续给超固态物质增加巨大压力,原子核在此状态下就可能会崩解,释放出质子和中子,而高压环境下,质子和电子会结合为中子,此时的物质全都变成中子,这样的状态就叫中子态。目前而已,中子态就算是物质最“紧致”的状态了,其密度比超固态都要大十多万倍。若是在地球上,火柴盒大小的中子态物质就可以有几十亿顿的重量,通常的比喻就是火柴盒大小的中子态物质需要90多万台重型火车头才能拉动它。


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其它形式有暗物质,它在宇宙中普遍存在,远远超过可见物质,然而无法探测到,它与普通物质相互吸引,是连接宏观世界与徵观世界的纽带。


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磁场里高速流动的物质转化成金属氢——等离子体。


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