ความหนาแน่นและพลาสมา (สถานะของสสาร)

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง ความหนาแน่นและพลาสมา (สถานะของสสาร)

ความหนาแน่น vs. พลาสมา (สถานะของสสาร)

วามหนาแน่น (อังกฤษ: density, สัญลักษณ์: ρ อักษรกรีก โร) เป็นการวัดมวลต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมากขึ้น มวลต่อหน่วยปริมาตรก็ยิ่งมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง คือวัตถุที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น เหล็ก) จะมีปริมาตรน้อยกว่าวัตถุความหนาแน่นต่ำ (เช่น น้ำ) ที่มีมวลเท่ากัน หน่วยเอสไอของความหนาแน่นคือ กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m3) ความหนาแน่นเฉลี่ย (average density) หาได้จากผลหารระหว่างมวลรวมกับปริมาตรรวม ดังสมการ โดยที. หลอดไฟพลาสมา แสดงปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนบางประการ รวมทั้งปรากฏการณ์ "ฟิลาเมนเตชั่น" (filamentation) พลาสมา ในทางฟิสิกส์และเคมี คือ แก๊สที่มีสภาพเป็นไอออน และมักจะถือเป็นสถานะหนึ่งของสสาร การมีสภาพเป็นไอออนดังกล่าวนี้ หมายความว่า จะมีอิเล็กตรอนอย่างน้อย 1 ตัว ถูกดึงออกจากโมเลกุล ประจุไฟฟ้าอิสระทำให้พลาสมามีสภาพการนำไฟฟ้าเกิดขึ้น สถานะที่ 4 ของสสารนี้ มีการเอ่ยถึงครั้งแรก โดยเซอร์ วิลเลียม ครูกส์ (Sir William Crookes) เมื่อ ค.ศ. 1879 และในปี ค.ศ. 1928 นั้น เออร์วิง แลงเมียร์ (Irving Langmuir) คิดคำว่าพลาสมา (plasma) ขึ้นมาแทนสถานะของสสารนี้เนื่องจากเขานึกถึงพลาสมาของเลือด พลาสมาจัดได้ว่าเป็นสถานะที่ 4 ของสสาร เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างไปจากสถานะอื่นอย่างชัดเจน พลาสมาประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุทั้งประจุบวกและลบ ในสัดส่วนที่ทำให้ประจุสุทธิเป็นศูนย์ การอยู่รวมกันของอนุภาคเหล่านี้เป็นแบบประหนึ่งเป็นกลาง (quasineutral) ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนและไอออนในบริเวณนั้น โดยรวมแล้วมีจำนวนเท่า ๆ กัน และแสดงพฤติกรรมร่วม (collective behavior) พฤติกรรมร่วมนี้หมายถึง การเคลื่อนที่ของอนุภาคในพลาสมา ไม่เพียงแต่จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในบริเวณนั้นๆ เท่านั้น แต่เป็นผลโดยรวมจากพลาสมาส่วนใหญ่ มากกว่าจะเป็นผลมาจากการชนกันของอนุภาคที่อยู่ใกล้เคียงกัน เนื่องจากอนุภาคในพลาสมาที่สถานะสมดุล จะมีการสั่นด้วยความถี่ที่สูงกว่าความถี่ในการชนกันของอนุภาค 2 ตัวที่อยู่ใกล้กัน ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่าพฤติกรรมร่วมนี้เป็นพฤติกรรมที่กลุ่มพลาสมาแสดงออกมาร่วมกัน พลาสมาสามารถเกิดได้โดย การให้สนามไฟฟ้าปริมาณมากแก่ก๊าซที่เป็นกลาง เมื่อพลังงานส่งผ่านไปยังอิเล็กตรอนอิสระมากพอ จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระชนกับอะตอม และทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม กระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการแตกตัวเป็นไอออน (ionization) ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้เพิ่มจำนวนขึ้นอย่างมากซึ่งจะทำให้ก๊าซแตกตัวและกลายเป็นพลาสมาในที่สุด พลาสมามีความแตกต่างจากสถานะของแข็ง สถานะของเหลว และสถานะก๊าซ โดยมีเงื่อนไข 3 ประการ ในเรื่องดังต่อไปนี้คือ ความยาวคลื่นเดอบาย จำนวนอนุภาค และความถี่พลาสมา ซึ่งทำให้พลาสมามีความจำเพาะเจาะจงที่แตกต่างจากสถานะอื่นออกไป หมวดหมู่:ฟิสิกส์พลาสมา หมวดหมู่:ฟิสิกส์ หมวดหมู่:เคมี หมวดหมู่:สถานะของสสาร หมวดหมู่:หลักการสำคัญของฟิสิกส์.

ของเหลว

รูปทรงของของเหลวเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ ของเหลว (Liquid) เป็นสถานะของของไหล ซึ่งปริมาตร จะถูกจำกัดภายใต้สภาวะคงที่ของอุณหภูมิและความดัน และรูปร่างของมันจะถูกกำหนดโดยภาชนะที่บรรจุมันอยู่ ยิ่งไปกว่านั้นของเหลวยังออกแรงกดดันต่อภาชนะด้านข้างและบางสิ่งบางอย่างในตัวของของเหลวเอง ความกดดันนี้จะถูกส่งผ่านไปทุกทิศทาง ถ้าของเหลวอยู่ในระเบียบของสนามแรงโน้มถ่วง ความดัน pที่จุดใด ๆ สามารถแสดงเป็นสูตรทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้ ที่ซึ่ง \rho เป็น ความหนาแน่น ของของเหลว (ซึ่งกำหนดให้คงที่) และ z คือความลึก ณ จุดใต้พื้นผิวของเหลวนั้น สังเกตว่าในสูตรนี้กำหนดให้ความดันที่ผิวบนเท่ากับ 0 และไม่ต้องคำนึงถึง ความตึงผิวของเหลวมีลักษณะเฉพาะของ แรงตึงผิว (surface tension) และ แรงยกตัว (capillarity) โดยทั่วไปของเหลวจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อถูกความเย็น วัตถุที่จมอยู่ในของเหลวจะมีปรากฏการณ์ที่เรียกว่า แรงลอยตัว (buoyancy) ของเหลวเมื่อได้รับความร้อนจนถึง จุดเดือด จะเปลี่ยนสถานะเป็น ก๊าซ และเมื่อทำให้เย็นจนถึง จุดเยือกแข็งมันก็จะเปลี่ยนสถานะเป็น ของแข็ง โดย การกลั่นแยกส่วน (fractional distillation) ของเหลวจะถูกแยกจากกันและกันโดย การระเหย (vaporization) ที่ จุดเดือด ของของเหลวแต่ละชนิด การเก เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน การเคลื่อนที่ของแต่ละโมเลกุลจึงอยู่ภายใต้อิทธิพลของโมเลกุลอื่นที่อยู่ใกล้เคียง โมเลกุลที่อยู่ตรงกลางได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลอื่นที่อยู่ล้อมรอบเท่ากันทุกทิศทุกทาง ส่วนโมเลกุลที่ผิวหน้าจะได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลที่อยู่ด้านล่างและด้านข้างเท่านั้น โมเลกุลที่ผิวหน้าจึงถูกดึงเข้าภายในของเหลว ทำให้พื้นที่ผิวของของเหลวลดลงเหลอน้อยที่สุด จะเห็นได้จากหยดน้ำที่เกาะบนพื้นผิวที่เรียบและสะอาดจะมีลักษณะเป็นทรงกลมซึ่งมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าน้ำที่อยู่ในลักษณะแผ่ออกไป ของเหลวพยายามจัดตัวเองให้มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด เนื่องจากโมเลกุลที่ผิวไม่มีแรงดึงเข้าทางด้านบน จึงจะมีเสถียรภาพน้อยกว่าโมเลกุลที่อยู่ตรงกลาง การลดพื้นที่ผิวเท่ากับเป็นการลดจำนวนโมเลกุลที่ผิวหน้า จึงทำให้ของเหลวเสถียรมากขึ้นในบางกรณีของเหลวมีความจำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่ผิว โดยที่โมเลกุลที่อยู่ด้านในของของเหลวจะเคลื่อนมายังพื้นผิว ในการนี้โมเลกุลเหล่านั้นต้องเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อยูรอบ ๆ หรือกล่าวว่าต้องทำงาน งานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย เรียกว่า ความตึงผิว (Surface tension).

ของเหลวและความหนาแน่น · ของเหลวและพลาสมา (สถานะของสสาร) · ดูเพิ่มเติม »

แก๊ส

อนุภาคในสถานะแก๊ส (อะตอม โมเลกุล หรือไอออน) เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในสนามแม่เหล็ก แก๊ส หรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ก๊าซ (Gas) เป็นหนึ่งในสถานะพื้นฐานทั้งสี่ของสสาร (ที่เหลือ คือ ของแข็ง ของเหลวและพลาสมา) แก๊สบริสุทธิ์ประกอบไปด้วยอะตอมเดี่ยว เช่น แก๊สมีตระกูล ส่วนแก๊สที่เป็นธาตุเคมี จะอยู่ในรูปหลายอะตอม แต่เป็นชนิดเดียวกัน เช่น ออกซิเจน หรือเป็นโมเลกุลสารประกอบที่อยู่ในรูปหลายอะตอมและต่างชนิดกัน เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สผสม เป็นแก๊สที่เกิดจากแก๊สบริสุทธิ์หลายชนิดรวมกัน เช่น อากาศ สิ่งที่แตกต่างระหว่างแก๊สที่ในอุณหภูมิห้องเป็นของเหลวกับแก๊สที่ในอุณหภูมิห้องเป็นของแข็ง คือโมเลกุลของแก๊ส และการแยกนี้ทำให้มีแก๊สไม่มีสี ซึ่งทำให้เรามองไม่เห็น การทำงานร่วมกันของอนุภาคของแก๊สมีขึ้นในสนามแม่แหล็กและแรงโน้มถ่วง แก๊สประเภทหนึ่งที่รู้จักกันดีคือ ไอน้ำ แก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมากจะอยู่ห่างกันและแพร่กระจายอยู่ทั่วทั้งภาชนะที่บรรจุ ทำให้มีรูปร่างเปลี่ยนแปลงตามขนาดและรูปร่างของภาชนะ สมบัติของแก๊ส 1.แก๊สมีรูปร่างเป็นปริมาตรไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ บรรจุในภาชนะใดก็จะมีรูปร่างเป็นปริมาตรตามภาชนะนั้น เช่น ถ้าบรรจุในภาชนะทรงกลมขนาด 1 ลิตร แก๊สจะมีรูปร่างเป็นทรงกลมมีปริมาตร 1 ลิตร เพราะแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมากจึงทำให้อนุภาคของแก๊สสามารถเคลื่อนที่หรือแพร่กระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ 2.ถ้าให้แก๊สอยู่ให้ภาชนะที่ได้ ปริมาตรของแก๊สจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมลดังนั้นเมื่อบอกปริมาตรของแก๊สจะต้องบอกอุณหภูมิ ความดันและจำนวนโมล 3.สารที่อยู่ในสถานะแก๊สมีความหนาแน่นน้อยกว่าเมื่ออยู่ในสถานะของแข็งและของเหลวมาก 4.แก๊สสามารถแพร่ได้ และแพร่ได้เร็ว เพราะแก๊สมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าของเหลวและของแข็ง 5.แก๊สต่างๆ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปเมื่อนำมาใส่ในภาชนะเดียวกันแก๊สแต่ละชนิดจะแพร่ผสมกันอย่างสมบูรณ์ทุกส่วนนั้นคือส่วนผสมของแก๊สเป็นสารเดียวหรือเป็นสารละลาย 6.แก๊สส่วนใหญ่ไม่มีสีและโปร่งใสเช่นแก๊สออกซิเจน แก๊สไฮโดรเจน เป็นต้น.

ความหนาแน่นและแก๊ส · พลาสมา (สถานะของสสาร)และแก๊ส · ดูเพิ่มเติม »