İçeriğe atla

Maddenin hâlleri


Bir fizik terimi olarak maddenin hâli, maddenin aldığı farklı fazlardır. Günlük hayatta maddenin dört farklı hâl aldığı görülür. Bunlar; katı, sıvı, gaz ve plazmadır. Maddenin başka hâlleri de bilinir. Örneğin; Bose-Einstein yoğunlaşması ve nötron-dejeneje maddesi. Fakat bu hâller olağanüstü durumlarda gerçekleşir, çok soğuk ya da çok yoğun maddelerde. Maddenin diğer hâllerininde, örneğin quark-gluon plazmalar, mümkün olduğuna inanılır fakat şu an sadece teorik olarak bilinir. Tarihsel olarak, maddenin özelliklerindeki niteleyici farklılıklara dayanarak ayrım yapılır. Katı hâldeki madde bileşen parçaları ile (atomlar, moleküller ve iyonlar ile) bir arada tutulur ve böylece sabit hacim ve şeklini korur. Sıvı hâldeki madde hacmini korur fakat bulunduğu kabın şeklini alır. Bu parçalar bir arada tutulur ama hareketleri serbesttir. Gaz hâlindeki madde ise hem hacim olarak hem de şekil olarak bulunduğu kaba ayak uydurur.Bu parçalar ne beraber ne de sabit bir yerde tutulur. Maddenin plazma hâli ise, nötr atomlarda dahil, hacim ve şekil olarak tutarsızdır. Serbestçe ilerleyen önemli sayıda iyon ve elektron içerirler. Plazma, evrende maddenin en yaygın şekilde görülen hâlidir.[1]

Maddenin dört ana hâli. Saat yönüne doğru sırasıyla; katı, sıvı, plazma ve gaz, buzdan heykel, bir su damlası, bir tesla bobininden gelen elektrik atlaması ve bulutların etrafındaki hava.

Dört ana hâl

Katı

Bir kristal katısı: stronsiyum titanate. Parlak atomlar Sr ve daha karanlıklar Ti.

Katılarda parçacıklar (iyonlar, atomlar ya da moleküller) sıkı sıkı bir arada tutulmuştur. Parçacıklar arasındaki bağlanma güçlüdür. Bu yüzden bu parçalar serbestçe hareket edemezler fakat titreşim oluşturabilirler. Bu yüzden bir katı sabittir, belli bir hacmi ve şekli vardır. Katıların şekli sadece bir kuvvet tarafından değiştirilebilir. Örneğin kırılabilir ya da kesilebilir. Örnekte, kristal hâldeki katıda, parçacıklar (atomlar, moleküller ya da iyonlar) düzenli bir sırada toplanmışlardır. Birden çok, farklı kristal yapılar vardır ve aynı madde birden fazla yapıya (ya da katı fazda) sahip olabilir. Örneğin, demirin kütle merkezi 912 °C den az sıcaklıkta kübik yapıya sahiptir. 912 ve 1394 °C sıcaklık arasında ise yüzey merkezli kübik yapıya sahiptir. Buzun çeşitli sıcaklıklarda ve basınçlarda var olan on beş kristal yapısı bilinir.[2]

Camlar ve diğer kristal olmayan yani uzun vadeli diziler hariç kendine özgü billurlaşmıs bir biçimi olmayan katılar termal denge durumunda değillerdir. Bu yüzden bunlar maddenin klasik olmayan hâli olarak aşağıda tanımlanmıştır. Katılar eritilerek sıvılara, sıvılarda dondurularak katılara dönüşebilirler. Bunun yanında, katılar direkt olarak süblimleşme ile gaz hâline dönüşebilirler.

Sıvı

Klasik tek atomik sıvının yapısı. Atomlar çok fazla yakın komşuya sahip, uzun aralıkları yok

Bir sıvı neredeyse sıkıştırılamayacak akışkanlıktadır yani bulunduğu kabın şeklini alır. Fakat basınçtan bağımsız olarak, (neredeyse) sabit bir hacimde kalır. Eğer sıcaklık ve basınç sabitse, belli bir hacmi vardır. Katı hâldeki bir madde erime noktasının üstünde ısıtılırsa, yani verilen basınç maddenin üçlü noktasından daha yüksek olursa, bu katı sıvılaşmaya başlar. Moleküller arası (ya da atomlar, iyonlar arası) kuvvetler de önemlidir. Fakat, moleküllerin birbirleriyle ilişki kurması yeterli enerjiye sahiptir ve yapıları hareketlidir. Bu da verilen sıvının tanımlanamaması anlamına gelir ama bulundukları kap ile tanımlanırlar. Hacimleri genellikle katılardan daha büyüktür .En çok bilinen örneği ise su, H2O dur. En yüksek sıcaklıkta verilen bir sıvı kritik sıcaklıkta var olabilir.[3]

Gaz

Gaz molekülleri arasındaki alan çok fazladır. Bağları çok zayıf ya da hiç yoktur. "Gaz" molekülleri hızlı ve serbest hareket ederler.

Bir gaz sıkıştırılabilir. Gazlar bulundukları kabın şekline uymak zorunda değillerdir. Hem de bulundukları kabı genişletebilirler.

Bir gazda moleküller yeterli kinetik enerjiye sahiplerdir. Bu yüzden moleküller arası uygulanan kuvvet çok azdır (ya da ideal gazlarda sıfırdır) ve moleküller arası uzaklık, moleküler boyutlarından çok daha büyüktür. Bir gaz şekil ve hacim tanımlamasına sahip değildir. Ama bulundukları kabı kaplarlar. Bir sıvı sabit basınçta ve kaynama noktasında ısıtma ile ya da sabit sıcaklıkta basınç azaltılarak bir gaza dönüştürülmüş olabilir.

Bir gazın kritik sıcaklık değeri altındaki sıcaklıklarda soğutma olmadan tek başına sıkıştırılması ile bu gaz sıvılaştırılabilir. Buna vapor adı da verilir. Katının (ya da sıvının) gaz basıncının buhar basıncına eşit olduğu durumlarda, bir buhar bir sıvı (ya da katı )ile denge içinde olabilir.

Sıcaklığı ve basıncı sırasıyla kritik sıcaklık ve kritik basınç tan yüksek olan bir süperkritik akışkan (SCF)gazdır.Bu durumda,sıvı ve gazlar arasında ayrım kaybolur. Bir süperkritik akışkan, bir gazın fiziksel özelliklerine sahiptir.Fakat bazı yararlı uygulamalara yol açan durumlarda yüksek yoğunluğu çözücü özellik sunar. Örneğin; kafeinsizleştirilmiş kahve[4]

Plazma

bir plazmada, elektronlar çekirdekten sökülerek bir elektron denizi oluşturulur. Böylece elektriği iletme özelliği kazanırlar.

Bir plazmanın gazlarda da olduğu gibi, belirli bir şekli ya da hacmi yoktur. Gazların aksine, plazmalar elektrik akımını iletirler. Manyetik alan ve elektrik akımı üretirler ve elektromanyetik kuvvetlere karşılık verirler. Pozitif yüklü çekirdek, serbetçe hareket eden ayrılmış elektronların "deniz"inde yüzebilir. Aslında elektrik yapmak için plazma özel meselesi sağlayan bu elektron "deniz " dir.

Maddenin plazma hâli genellikle yanlış anlaşılır ama gerçekte dünya üzerinde oldukça yaygındır ve insanların çoğu bu plazma hâlini farkında olmadan düzenli olarak gözlemlerler. Ateş, ışıklandırma, elek kıvılcımları, floresan lambaları, neon ışıklar, plazma televizyonlar ve yıldızlar plazma hâlindeki ışıklandırılmış maddelerin örnekleridir. Bir gaz genellikle bir plazmaya iki şekilde dönüştürülür. Bunlar; iki nokta arasındaki voltaj farki ve son derece yüksek sıcaklığa maruz bırakmak ile gerçekleşir.

Maddeyi yüksek sıcaklıklarda ısıtmak elektronların atomlardan ayrılmasına sebep olur. Böylece serbest elektronlar meydana getirilir. Çok yüksek sıcaklıklarda, örneğin yıldızlarda bulunan, elektronların aslında “serbest” olduğu ve çok yüksek sıcaklıktaki plazmanın bir elektron denizinde yalın bir şekilde yüzdüğü farzedilir.

Faz geçişleri

Bu şema maddenin dört hâlinin geçişleri ile gösterilir.

Maddenin hâli, faz geçişleri ile de ayırt edici özellik olur. Bir faz geçişi yapıdaki bir değişimi gösterir ve özelliğindeki ani bir değişim ile ayırt edilebilir. Herhangi bir hâlden başka bir hâle geçen madde bir faz dönüşümü ile ayırt edilebilir. Suyun birçok farklı katı hâli olduğu söylenebilir.[5] Süper iletkenliğin görünüşü faz dönüşümü ile ilişkilendirilir. Yani, süper iletkenlik hâlleri vardır. Örnek olarak, demir manyetizması hâli, faz geçişleri ile ayrılır ve ayırt edici özellikleri vardır. Hâl değişimi gerçekleştiğinde, aşamaların ara adımları mezofaz olarak adlandırılır. Böyle fazlar sıvı kristal teknolojisinin tanımı ile kullanılır.[6][7]

Verilen maddenin hâli ya da fazı basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak diğer aşamalara geçiş için değişebilir; Örneğin, sıcaklık artışı ile katıdan sıvıya geçişler. Mutlak sıfır civarlarında, bir madde katı hâlde bulunur. Eğer bu maddeye ısı verilirse erime noktasında sıvılaşarak erir,kaynama noktasında gazlaşır ve eğer yeterince yüksek derecede ısıtılırsa plazma hâline geçer. Plazma hâlinde elektronlar oldukça enerjilidir bu yüzden atomlarından ayrılırlar. Maddenin formları moleküllerden oluşturulmaz ve farklı güçler tarafından düzenlenen formlarda maddenin durumları olarak düşünülebilir. Süperakışkanlar (Fermiyonik yoğuşma gibi) ve quark–gluon plazma örnekleridir. Kimyasal Denklemlerde maddenin katı hâli için (k), sıvı için (s), gaz için (g) ile gösterilebilir. Sulu çözelti için ise (aq) ile gösterilir. Kimyasal denklemlerde plazma hâlindeki maddeler nadiren kullanılır. Bu yüzden plazma hâlini tanımlamak için standart bir sembol yoktur.

Klasik olmayan hâller

Cam

Atoms of Si and O; each atom has the same number of bonds, but the overall arrangement of the atoms is random.
Si ve O atomlarının düzenli altıgen deseni, Her bir köşede bir Si atomu ve her iki tarafın merkezinde O atomu.
Altbilgi şematik gösterimi: belirleyici kimyasal birleşiminin rastgele bir ağ formu (solda) ve kristal kafes yapısı (sağda).

Kristal olmayan ya da şekilsiz bir katı olan cam, sıvı hâline doğru ısıtıldığında bir cam geçişi gösterir. Camlar oldukça farklı tip malzemeden yapılabilir. Örneğin; inorganik ağlar (silisik asit tuzu eklenerek yapılmış pencere camı), metal alaşımları, iyonik erimeler, sulu çözeltiler, moleküler sıvılar ve polimerler gibi. Termodinamiksel olarak, bir cam kendi kristal parçalarına uyarak yarı kararlı bir hâlde bulunur.

Kristallerin bazı derecelerdeki bozuklukları

Bir plastik kristal, uzun menzil dizilimi ile bir moleküler katıdır ama tutunan bileşen moleküller serbestçe döner. Konumsal camlarda bu serbestlik derecesi bastırılmış düzensiz hâlde donmuştur.

Benzer olarak, Dönen camlarda manyetik düzensizlik donmuştur.

Likit (Sıvı) Kristal Hâl

Kristal sıvı hâli akışkan sıvılar ile düzenli katılar arasında özelliklere sahiptir. Genellikle, bir sıvı gibi akabilirler ama uzun menzili düzen gösterirler. Örneğin, nematik kristal, 118–136 °C arasındaki sıcaklık aralığında olan para-azoxyanisole gibi uzun çubuk moleküllerden oluşur.[8] Bu hâlde, moleküller sıvılar gibi akışkandır ama her nokta aynı yöndedir (aynı alan çevresinde) ve serbestçe hareket edemezler.

Kristal sıvıların diğer bir çeşidi bu hâldeki ana madde yazısında bahsedilir. Birçok çeşidi teknolojik açıdan öneme sahiptir. Örneğin, kristal sıvı gösterimleri

Manyetik düzenleme

Geçiş metal atomlarının kimyasal bağ formu almamış ve bağlanmamış kalan elektronlarından gelen manyetik momentleri vardır. Bazı katılarda, farklı atomların manyetik momentleri düzene geçer ve ferromanyetik, antiferromanyetik, ferrimanyetik formları alabilir. Ferromanyetik maddelerde –örneğin katı demir- her atomun manyetik momenti, manyetik etki alanı içinde aynı yönde hizalanır. Eğer alanlar da sıralıysa, katı geçici manyetiktir; harici bir manyetik alan bulunmasa da manyetikliği devam eder. Mıknatıs, Curie noktasına (demir için 768 °C) kadar ısıtıldığında manyetiklik kaybolur.

Antiferromanyetik maddeler birbirine eşit ve karşıt iki manyetik moment ağı barındırır. Bu ağlar birbirini yok eder ve böylece manyetizm sıfırlanır. Örneğin, nikel(II) oksit (NiO) ‘de, nikel atomlarının yarısı momentlerini bir yönde, kalan yarısı tam tersi yönde hizalar.

Ferrimanyetik maddelerde, manyetik momentler karşıt yöndedir ancak birbirine eşit büyüklükte değildir, böylece birbirini sıfırlayamazlar. Fe3O4 bu duruma örnektir, Fe2+ ve Fe3+ iyonları farklı manyetik momentlere sahiptir.

Mikrofaz ayrışması

Kopolimerler periyodik nanoyapıların çeşitli dizinlerini oluşturmak için mikrofaz ayrışması geçirebilir. Mikrofaz ayrışması, yağ ve su arasındaki faz ayrımına bakarak anlaşılabilir. Bloklar arasındaki kimyasal uyumsuzluk sebebiyle, blok kopolimerler benzer bir ayrışma içine girer. Ancak bloklar kovalent bağ ile bağlı oldukları için yağ ve su gibi tekrar karışamazlar. Her bloğun uzunluğuna ve genel blok topolojisine bağlı olarak, her biri kendi madde fazında pek çok morfoloji gözlenebilir.

Düşük sıcaklık hâlleri

Süper akışkan

Superakışkan fazındaki sıvı helyum bir Rollin film’inde kabın duvararına sürünür. Sonuçta, kaptan damlar.

Mutlak sıfır yakınlarında bazı sıvılar bir ikinci sıvı formunda 'superfluid olarak belirtilir. Çünkü, akışkanlığı sıfırdır (ya da sonsuz akışkanlık vardır; sürtünmesiz akmak gibi].Bu 1937’de, süper akışkan forumunda olan 2.17 K lambda sıcaklığının altındaki helyum için keşfedilmiştir. Bu hâldeyken, kendi kabından dışarı çıkmaya kalkışır.[9] Ayrıca sonsuz termal iletkenlik sahibidir. Böylece hiçbir sıcaklık düşümü süper akışkan forumunda olamaz. Bir süper akışkanı dönen bir kaba yerleştirdiğimizde girdap ile sonuçlanır.

Bu özellikler, Bose–Einstein yoğuşmasının formu yaygın izotop olan helium-4 teorisine açıklanır. Son zamanlarda Fermiyonik yoğuşması süper akışkanları nadir izotop olan helium-3 ve lithium-6 tarafından düşük sıcaklıklarda bile oluşturulmuştur.[10]

Bose–Einstein yoğuşması

Rubidiyum gazındaki hız soğuklaştırılmış gibidir: başlangıç malzemesi solda, Bose–Einstein yoğuşması sağda.

Albert Einstein ve Satyendra Nath Bose "Bose–Einstein yoğuşması" ‘ nı 1924’te tahmin etmiştir. Bazen maddenin beşinci hâli olduğunu düşünmüşlerdir. Bose–Einstein yoğuşmasında, madde bağımsız parçacık gibi davranmayı durdurur ve tek kuantum hâline düşer.

Gaz fazında, Bose–Einstein yoğuşması onaylanmamış teorik tahmin olarak kalmıştı. 1955’te, Eric Cornell ve Carl Wieman’nin Colorado Üniversitesindeki araştırma grubu ilk yoğuşma deneyini ürettiler. Bose–Einstein yoğuşması katıdan daha "soğuk" tur. Atomlar çok benzer (ya da aynı) kuantum seviyesine ulaştığında gerçekleşir. Bu da mutlak sıfır (-273.15 °C) ' a çok yakındır.

Fermiyonik yoğunlaşma

Fermiyonik yoğunlaşma , Bose-Einstein yoğunlaşmasına benzer fakat fermiyonlardan oluşur. Pauli ilkesi fermiyonların aynı kuantum durumuna girmesini engeller, fakat bir çift fermiyon bozon gibi davranabilir ve böyle çiftler daha sonra bir kısıtlama olmadan aynı kuantum durumuna girebilir

Rydberg molekülü

Rydberg maddesi, güçlü bir ideal olmayan plazma metastabl durumlarından biridir. Heyecanlı atomların yoğunlaşmasıyla form alır. Bu atomlar eğer kesin bir sıcaklığa ulaşırsa iyonlara ve elektronlara da dönüşebilir. Nisan 2009'da Nature, Rydberg atomundan ve zemin atomundan Rydberg molekülü oluşumunu bildirdi. Deneyde ultra soğuk rubidyum atomları kullanıldı,[11] böyle bir madde hâlinin olabileceğini kanıtladı.[12] Deney çok soğuk rubidyum atomları kullanılarak yapıldı.

Kuantum Hall hâli

Kuantum Hall hâli, anlık akışa dik yönde ölçülen kuantize Hall voltajını arttırır. Kuantum Hall yörüngesi durumu elektronik cihazların daha az enerji tüketmesi ve daha az ısı üretmesinin önünü açacak teorik bir fazdır. Bu, maddenin Kuantum Hall durumunun bir türevidir.

Garip madde

Garip madde,Tolman-Oppenheimer-Volkoff sınırına yakın (yaklaşık 2-3 güneş kütlesi) bazı nötron yıldızları içinde bulunabilen kuark maddenin bir türüdür. Düşük enerji durumlarında kararlı olabilir

Fotonik madde

Fotonik maddede, fotonlar kütleleri varmış gibi davranır ve birbirleriyle etkileşime girerler, fotonik moleküller dahi oluşturabilirler. Bu durum fotonların kütleleri olmaması ve etkileşime girememeleri gibi genel özelliklerine aykırıdır

Yüksek enerji hâli

Madde bozunması

Oldukça yüksek basınç altında, sıradan maddeler bir takım egzotik durum değişimlerine uğrayarak bozulmuş madde olarak bilinen duruma geçerler. Bu şartlarda, maddenin yapısı Pauli dışlama prensibiyle desteklenir. Astrofizikçilerin bu duruma büyük ilgileri vardır, nötron yıldızları ve beyaz cücelerde var olan yüksek basınç durumunun nükleer füzyon için kullanıldığına inanılır.

Elektron-dejenere madde beyaz cüce'nin içinde bulunur. Elektronlar atomlarına bağlı kalır fakat yakın atomlara transfer edilebilir. Nötron-dejenere madde nötron yıldızında bulunur. Büyük çekim basıncı atomlara büyük bir sıkıştırma basıncı uygular ki elektronlar protonlarla ters beta bozunması yoluyla birleşmek zorunda kalır, sonuç olarak çok yoğun bir nötron yığını elde edilir. (Normalde atomik çekirdeğin dışındaki serbest nötronların yarılanma ömrü 15 dakikanın altındadır, fakat nötron yıldızında, atomun çekirdeğinde olduğu gibi diğer etkenler nötronları stabilize eder.)

Kuark-gluon plazması

Kuark-gluon plazması, kuramsal zerrelerin gluonlar denizinde (kuramsal zerreleri bir arada tutan güçlü kuvveti ileten atomaltı parçalar), serbestçe ve bağımsızca hareket edebildiği (parçaların sürekli bağlı olması yerine) duruma denir. Bu; molekülleri atomlara bölmek ile benzer. Bu durum kısaca parçacığın ivmesinde elde edilebilir ve bilim adamlarının sadece teoride kalmayıp, bireysel quarklarınn özelliklerini gözlemlemesine izin verir.

Quark-gluon plasma 2000'de CERN'de keşfedildi.

Renkli cam yoğuşması

Renkli cam yoğuşması, atomik nötronların ışığın hızına yakın ilerlediğinin varlığını teorize edilmesinin bir çeşididir. Einstein'ın görelilik teorine göre,yüksek enerjili çekirdek, hareketinin yönü boyunca uzunluğu kısaltılmış ya da sıkıştırılmış görülür. Sonuç olarak, çekirdeğin içindeki gluonlar sabit bir gözlemciyi gluonik duvar gibi görünür. Çok yüksek enerjilerde, gluonların bu duvarda ki yoğunluğu çok yüksek şekilde artıyormuş gibi görünür. Quark-gluon plazmanın duvarların çarpışmasında üretilmesinin tersine, rengi cam yoğuşması sadece duvarlarla ifade edilir ve parçacıkların gerçek özlellikleri sadece yüksek enerji koşulları altında gözlenir.

Diğer ileri sürülen hâller

Süper katı

Bir değiştiğinde süper sıvı özellikleri ile dağınık şekilde sipariş edilen malzeme (diğer bir deyişle, bir katı veya kristal) olduğunu. Benzer bir süper sıvı, bir değiştiğinde sürtünme hareket edebilir ama sert bir şekli korur. Bir değiştiğinde sağlam olsa da, birçok karakteristik özellikleri birçok konuda.[13][14]

Süper Cam

Süper cam, süperakışkanlığı ve dondurulmuş biçimsiz yapısı ile ayırt edici özelliği olmuş bir maddedir.

Karanlık madde

Evrenin kütlesinin yaklaşık % 83'ünü karanlık maddeden oluşmasına rağmen, karanlık madde elektromanyetik radyasyonu emmediği ve yayılmadığı için birçok özelliği bir gizem olarak kalır. Buna karşın, karanlık maddenin neden yapıldığı ile ilgili birçok teori vardır. Bu nedenle karanlık maddenin var olduğunu varsayılırken ve evrenin büyük çoğunluğunu oluştururken. Özellikleri bilinmez ve spekülasyon yaratır. Çünkü karanlık madde sadece yerçekiminin etkilerinden dolayı gözlemlenir.[15][16]

Equilibrium gel

Denge jeli Laponite denilen sentetik bir çamurdan yapılmıştır. Diğer jellerin yapısının aksine, yapısı boyunca aynı tutarlıkta ve sabit kalır. Yani katı kütle parçalarına ayrılmaz ve daha çok sıvı kütlenindir. Denge jel filtrasyon kromatografisi, sıvı bağlayıcı ligandın hesaplanması için kullanılan bir tekniktir.[17]

Kaynakça

  1. ^ Evrendeki malzemelerin %99 ‘undan daha fazlasının plazma olduğu belirtilir. Örneğin, D. A. Gurnett, A. Bhattacharjee (2005). Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications. Cambridge, UK: Cambridge University Press. s. 2. ISBN 0-521-36483-3.  and K Scherer, H Fichtner, B Heber (2005). Space Weather: The Physics Behind a Slogan. Berlin: Springer. s. 138. ISBN 3-540-22907-8. . Essentially, all of the visible light from space comes from stars, which are plasmas with a temperature such that they radiate strongly at visible wavelengths. Most of the ordinary (or baryonic) matter in the universe, however, is found in the intergalactic medium, which is also a plasma, but much hotter, so that it radiates primarily as X-rays. The current scientific consensus is that about 96% of the total energy density in the universe is not plasma or any other form of ordinary matter, but a combination of cold dark matter and dark energy.
  2. ^ M.A. Wahab (2005). Solid State Physics: Structure and Properties of Materials. Alpha Science. ss. 1-3. ISBN 1-84265-218-4. 
  3. ^ F. White (2003). Fluid Mechanics. McGraw-Hill. s. 4. ISBN 0-07-240217-2. 
  4. ^ sanayisinde süperkritik karbon dioksit, kafein özünü çıkarmak için kullanılır. G. Turrell (1997). Gas Dynamics: Theory and Applications. John Wiley & Sons. ss. 3-5. ISBN 0-471-97573-7. 
  5. ^ M. Chaplin (20 Ağustos 2009). "Water phase Diagram". Water Structure and Science. 22 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2010. 
  6. ^ D.L. Goodstein (1985). States of Matter. Dover Phoenix. ISBN 978-0-486-49506-4. 
  7. ^ A.P. Sutton (1993). Electronic Structure of Materials. Oxford Science Publications. ss. 10-12. ISBN 978-0-19-851754-2. 
  8. ^ Shao, Y.; Zerda, T. W. (1998). "Phase Transitions of Liquid Crystal PAA in Confined Geometries". Journal of Physical Chemistry B. 102 (18). ss. 3387-3394. doi:10.1021/jp9734437. ISSN 1520-5207. 
  9. ^ J.R. Minkel (20 Şubat 2009). "Strange but True: Superfluid Helium Can Climb Walls". Scientific American. 12 Aralık 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2010. 
  10. ^ L. Valigra (22 Haziran 2005). "MIT physicists create new form of matter". MIT News. 11 Aralık 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2010. 
  11. ^ V. Bendkowsky; ve diğerleri. (2009). "Observation of Ultralong-Range Rydberg Molecules". Nature. 458 (7241). s. 1005. Bibcode:2009Natur.458.1005B. doi:10.1038/nature07945. PMID 19396141. 
  12. ^ V. Gill (23 Nisan 2009). "World First for Strange Molecule". BBC News. 9 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Şubat 2010. 
  13. ^ başka bir devlet olduğunu iddia diğer katı farklı sergiler.Süper katı is a spatially ordered material (that is, a solid or crystal) with superfluid properties. Similar to a superfluid, a supersolid is able to move without friction but retains a rigid shape. Although a supersolid is a solid, it exhibits so many characteristic properties different from other solids that many argue it is another state of matter.
  14. ^ G. Murthy; ve diğerleri. (1997). "Superfluids and Supersolids on Frustrated Two-Dimensional Lattices". Physical Review B. 55 (5). s. 3104. arXiv:cond-mat/9607217 $2. Bibcode:1997PhRvB..55.3104M. doi:10.1103/PhysRevB.55.3104. 
  15. ^ Trimble, Virginia (1987). "Existence and nature of dark matter in the universe". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. Cilt 25. ss. 425-472. Bibcode:1987ARA&A..25..425T. doi:10.1146/annurev.aa.25.090187.002233. 
  16. ^ Hinshaw, Gary F. (29 Ocak 2010). "What is the universe made of?". Universe 101. NASA website. 8 Ağustos 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Mart 2010. 
  17. ^ Cartlidge, Edwin (12 Ocak 2012). "New State of Matter Seen in Clay". Technology. Science Now website. 5 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Eylül 2013. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Basınç</span> bir yüzey üzerine etkide bulunan dik kuvvetin, birim alana düşen miktarı

Basınç, bir yüzey üzerine etkide bulunan dik kuvvetin, birim alana düşen miktarı. Katı, sıvı ve gazlar ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye bir kuvvet uygularlar. Kuvvetin kaynağı ne olursa olsun birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç (P), bütün yüzeye dik olarak etki eden kuvvete de basınç kuvveti (F) denir.

<span class="mw-page-title-main">Gaz</span> maddenin dört temel halinden biri

Gaz, maddenin 4 temel hâlinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı son derece fazladır. Gaz halindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. Katı bir madde ısıtıldığı zaman, katı halden sıvı, sıvı halden de gaz haline geçer. Bu duruma faz (safha) değişikliği denir. Sıvıyı meydana getiren tanecikler birbirlerini çeker. Sıvı ısıtıldığı zaman, tanecikler arasındaki çekim kuvveti yenilir ve tanecikler sıvı fazdan (ortamdan) ayrılarak gaz haline dönüşürler. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini alabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Hâl değişimi</span>

Hâl değişimi, bir maddenin moleküller arası potansiyel enerjisinin ısı alarak ya da vererek değişmesi sonucu meydana gelen olay.

<span class="mw-page-title-main">Kristal</span>

Kristal, billur ya da kesme cam, kimyadaki katı haldeki bir elementin veya bileşiğin, molekül, atom veya iyon yığınlarının (paketinin) kesin geometrik bir yapı göstermesidir.

<span class="mw-page-title-main">Katı</span> maddenin 4 halinden biri

Katı, maddenin atomları arasındaki boşluğun en az olduğu halidir. "Katı" olarak adlandırılan bu haldeki maddelerin kütlesi, hacmi ve şekli belirlidir. Bir dış etkiye maruz kalmadıkça değişmez. Sıvıların aksine katılar akışkan değildir. Fiziksel yollarla, diğer üç hal olan sıvı, gaz ve plazmaya dönüştürülebilirler. Altın demir gibi madenler katı maddelere örnektir. Ayrıca katı maddeler atomlarının en yavaş hareket edebildiği haldir. Doğa'da amorf veya kristal yapıda bulunurlar. Amorf katılar maddenin taneciklerinin düzensiz olma durumudur. Kristal katılar ise de maddenin taneciklerinin düzenli olma durumudur. Kristal katılar da aralarında 4'e ayrılır.

Süperiletkenlik, süperiletken adı verilen maddelerin karakteristik bir kritik sıcaklığın (Tc) altında derecelere soğutulmasıyla ortaya çıkan, maddenin elektriksel direncinin sıfır olması ve manyetik değişim alanlarının ortadan kalkması şeklinde görülen bir fenomendir. 8 Nisan 1911 tarihinde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Ferromanyetizma ve atomik spektrumlar gibi, süperiletkenlik kuantum mekaniğine girer. Karakteristik özelliklerini Meissner efektinden alır; süperiletken, süperiletkenlik durumuna geçerken bütün manyetik alan çizgilerini içeriden dışarıya atar. Meissner efektinin görülmesi de süperiletkenliğin klasik fizik tarafından mükemmel iletkenlik olarak tasvir edilmesini olanaksız hale getirir.

<span class="mw-page-title-main">Çözünürlük (kimya)</span> katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin bir çözücü içinde çözülme kapasitesi

Çözünürlük, belli bir miktar çözünenin, belirli şartlar altında, spesifik bir çözücü içinde çözünmesidir. Çözücü akışkan solvent olarak adlandırılır ve birlikte çözeltiyi oluştururlar. Çözümlendirme işlemi solvasyon olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Mutlak sıfır</span> bir maddenin moleküllerinin entropisinin minimum değerine ulaştığı teorik sıcaklık

Mutlak sıfır, bir maddenin moleküllerinin entalpi ve entropisinin teorik minimum değerine ulaştığı termodinamik sıcaklık ölçeğinin en alt sınırıdır. Teorik sıcaklık, ideal gaz yasasının ekstrapolasyonu ile hesaplanmıştır. Uluslararası uzlaşı neticesinde, mutlak sıfır Celsius ölçeğinde −273.15 derece, Fahrenheit ölçeğinde −459.67 derece, Kelvin ve Rankine ölçeklerinde de 0 derece olarak alınmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Amorf katı</span>

Amorf katı atomların kararlı bir kristal yapıya sahip olmadığı katılar için kullanılan terim. Yunanca, morphé (şekil) kelimesinden türemiştir. Şekilsiz katı da denmektedir. Amorf katılar, gelişigüzel bir yapı gösterebilirler. Uzun süre beklemede akışkan olduğu gözlenmektedir. Genellikle sıvı halinin ani olarak soğutulmasıyla elde edilirler. Örneğin; cam, lastik ve plastikler bu türdendir. Bu tür maddeler şekilsiz olduğu için amorf grubuna girerler.

<span class="mw-page-title-main">Bose-Einstein yoğunlaşması</span>

Bose-Einstein yoğunlaşması (BEY), parçacıkları bozonlardan oluşan maddelerin en alt enerji seviyesinde yoğunlaştığı, kuantum etkilerinin gözlenebildiği maddenin bir halidir. Bozonik atomlar için, seyreltilmiş gaz halinde lazer soğutması aracılığıyla mutlak sıfır sıcaklığına doğru inilerek bu hale geçiş yani yoğunlaşma sağlanabilir. Atomların klasik gazlardan farklı olarak Maxwell-Boltzmann istatistiği yerine Bose-Einstein istatistiğine makroskobik olarak/büyük ölçekte uyması BEY'nin belirleyici özelliğidir.

<span class="mw-page-title-main">Plazma</span> gaz haldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal reaksiyonun kontrollü etkileşim süreci

Plazma, gaz hâldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal tepkimenin kontrollü etkileşim sürecine verilen genel ad. Daha kolay bir tanımla; atomun elektronlardan arınmış hâlidir.

Yoğun madde fiziği, maddenin yoğun hallerinin fiziksel özellikleriyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Yoğun madde fizikçileri bu hallerin davranışını fizik kurallarını kullanarak anlamaya çalışır. Bunlar özellikle kuantum mekaniği kuralları, elektromanyetizma ve istatistiksel mekaniği içerir. En bilinen yoğun fazlar katı ve sıvılardır, harici yoğun fazlar ise düşük sıcaklıktaki bazı materyaller tarafından gösterilen üstünileten faz, atom kafeslerindeki dönüşlerin ferromanyetik ve antiferromanyetik fazları ve soğuk atom sistemlerinde bulunan Bose-Einstein yoğunlaşması. Araştırma için uygun sistemlerin ve fenomenlerin çeşitliliği yoğun madde fiziğini modern fiziğinin en aktif alanı yapıyor. Her 3 Amerikan fizikçiden biri kendini yoğun madde fizikçisi olarak tanımlıyor ve Yoğun Madde Fiziği Bölümü Amerikan Fizik Topluluğu’ndaki en geniş bölümdür. Bu alan kimya, malzeme bilimi ve nano teknoloji ile örtüşür ve atom fiziği ve biyofizikle de yakından ilgilidir. Teorik yoğun madde fiziği teorik parçacık ve nükleer fizikle önemli kavramlar paylaşır.

<span class="mw-page-title-main">Madde</span> uzayda yer kaplayan, hacmi ve kütlesi olan tanecikli yapılara denirduyularla algılanabilen, bölünebilen, ağırlığı olan, yer kaplayan nesne

Madde ya da özdek, uzayda yer kaplayan hacmi ve kütlesi olan tanecikli yapılara denir. Beş duyu organımızla algılayabildiğimiz (hissedebildiğimiz)ve eylemsizliği olan canlı ve cansız varlıklara denir.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal madde</span> sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türü

Kimyasal madde, kimyevî madde veya kısaca kimyasal, sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türüdür. Bu kimyasal bağlar bozulmadan, fiziksel ayırma yöntemleri ile bileşenlerine ayrılmaz. Bu kimyasallar katı, sıvı veya gaz hâlinde olurlar.

<span class="mw-page-title-main">Süperakışkanlık</span>

Süperakışkanlık maddenin sıfır akmazlığa sahip bir akışkan gibi davrandığı hâlidir. Bu fenomen ilk olarak sıvı helyum ile keşfedildiyse de yalnızca sıvı helyum teorisinde değil aynı zamanda astrofizik, yüksek enerji fiziği ve kuantum kütleçekimi teorilerinde de uygulama alanına girmiştir. Bu fenomen Bose-Einstein yoğunlaşması ile bağıntılıdır ancak özdeş değildir: Bütün Bose-Einstein yoğuşukları süperakışkan olmadığı gibi bütün süperakışkanlar da Bose-Einstein yoğuşuğu değildir.

<span class="mw-page-title-main">Termodinamiğin üçüncü kanunu</span>

Termodinamik'in üçüncü yasası bazen ‘mutlak sıfır sıcaklığında dengede olan sistemlerin özelliklerine ilişkin’ olarak şu şekilde tanımlanır:

<span class="mw-page-title-main">Yoğunlaşma</span>

Yoğunlaşma veya yoğuşma, maddenin fiziksel halinin gaz fazından sıvı faza değişimi ve buharlaşmanın tersidir. En sık su döngüsü anlamında kullanılır. Atmosfer içinde bir sıvı veya katı bir yüzey veya Yoğunlaşma bulutu ile temas ettiğinde, su buharının sıvı suya değişmesi olarak da tanımlanabilir. Doğrudan gaz fazdan katı faza geçiş gerçekleştiğinde, değişime kırağılaşma denir.

<span class="mw-page-title-main">Faz (madde)</span> Fiziksel bilimlerde, bir faz bir malzemenin fiziksel özelliklerini esas olarak eşit bir şekilde madde boyunca dağılan bir sistemdir. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi , mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi inde

Fiziksel bilimlerde faz; bir malzemenin fiziksel özelliklerinin her noktasında aynı olduğu bölgedir/alandır. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi, mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi indeksi. Basit bir açıklama ile bir faz fiziksel olarak ayrı, kimyasal olarak yeknesak ve (genellikle) mekanik ayrılabilir malzemeli bir bölge olmasıdır. Bir cam kavanoz buz ve sudan oluşan bir sistemde, buz küpleri birinci faz, su ikinci faz ve suyun üstünde bulunan nem ise üçüncü fazdır. Cam kavanoz ise başka bir ayrı aşamasıdır. Faz terimi bazen maddenin hali olarak eş anlamlı bir şekilde kullanılabilir. Ancak bir maddenin aynı halde çok sayıda karışmayan fazı olabilir. Ayrıca, faz terimi bazen bir faz diyagramı için üzerinde sınır ile basınç ve sıcaklık gibi durum değişkenler açısından sınırı çizilmiş denge durumunda bir dizi oluşturmak için kullanılır. Faz sınırları gibi katı veya başka bir kristal yapısından daha ince değişikliğine sıvıdan bir değişiklik olarak maddenin organizasyon değişiklikleriyle ilgili olduğundan bu son kullanım durumuna eş anlamlısı olarak "faz" kullanımına benzer. Ancak, madde ve faz diyagramı kullanımların hali yukarıda verilen ve amaçlanan anlam terim kullanıldığı bağlamdan kısmen tespit edilmelidir resmi tanımı ile orantılı değildir. Fazın çeşitleri Farklı fazlar, gaz, sıvı, katı, plazma veya Bose-Einstein yoğuşma ürünü olarak maddenin farklı durumlar olarak tarif edilebilir. Maddenin katı ve sıvı formda diğer haller arasındaki faydalı mezofazlar.

Süperakışkan Helyum-4, helyum elementi helyum-4 ün oluşturduğu bir süper akışkandır. Bir süperakışkan maddenin 0 viskoziteli bir akışkan gibi davrandığı durumudur. Normal bir sıvı gibi görünen madde her tür yüzeyde sürtünmesiz şekilde engellerin etrafından dolaşır ve kabının gözeneklerinden yalnızca kendi eylemsizliğine bağlı olarak akar.

Safsızlık, belirli miktarda sıvı, gaz veya katı kimyasal içinde o kimyasalın genel içeriğinden farklı yabancı kimyasallar bulunmasıdır.