划重点气体看不见

云啊，烟啊，雾啊……这些能看见的绝不是气体，常规状态下，气体是看不见的。

物质只有气体液体固体三状态？别再这么认为了，实际上多得数不清



科普大世界

4小时前·科学作家天文学研究者青云计划获奖者

从小学开始，课本上就讲到物质共有三种状态，分别是气态，液态和固态，然而这其实只是我们在日常生活中看周围的事物是这样，实际上物质的状态种类很多，细分下来已有好几十种。



物质状态是指一种物质呈现出的表象特征。常见的物质都是由分子和原子构成的，完整的分子和原子很容易组合成气态、液态、固态三种状态。

1.固态

先说固态，严格地说物理上的固态应当指“结晶态”，但是我们常理解为物体的固态形状，其实物理学上它往往指的是各种各样晶体所具有的状态，这种状态下的物质分子或原子有规则地周期性排列着，这种结构称为“空间点阵”结构。固态的突出特征是有一定的体积和几何形状，加热时有一定的熔点等，不同方向上物理性质不同（各向异性）。



2.液态

再说液态，我们常见的液体基本都属于液态，液体有流动性，把它放在什么形状的容器中它就有什么形状，液体与固体不同，它有“各向同性”特点（不同方向上物理性质相同），这是因为物体温度升高由固态变成液态的时候，分子或原子运动剧烈，不能再保持原来的固定位置，于是就产生了流动，固态也就变成了液态，然而这时分子或原子间的吸引力还比较大，相互之间并不会分散远离，只是再难以形成固态的形状。



3.气态

再说气态，气态和液态的转化比较常见，液体加热会变成气态，这是由于分子或原子运动更剧烈，分子或原子间的距离也随之增大，使得它们之间的引力可以忽略，表现为分子或原子各自的无规则运动，那么气体的一些特征就出现了，就是相对于液态的体积会变大很多，有流动性，没有固定的形状和体积，能自动地充满任何容器，很容易被压缩，有“各向同性”的物理性质等。



4.等离子态

这三种状态之外，最常见的就是等离子态了，原子也很容易形成“等离子态”，这种状态中原子的电子不再围绕单独的原子核运行，而是处于流动状态，其可以在原子间自由穿梭，因此其性质又和常见的气态、液态、固态不完全相同，比如我们常见的闪电、极光、高温火焰、日光灯和霓虹灯里面的东西，它们实际上都是等离子态，等离子态包含了宇宙中最多的物质，占到了宇宙物质总量的99%左右，因为恒星、星云等天体大多都是等离子态，比如我们的太阳就是一个巨大的等离子球。



上面所讲的四种状态之外还有“超临界态”、“超固态”以及“中子态”等等，这三种状态也是科学科技领域里面常提到的。

5.超临界态

超临界态指的是物质的压力和温度同时超过它的临界压力和临界温度的状态，这是一种特殊的流体，在临界点附近，它有很大的可压缩性，适当增加压力可使它的密度接近一般液体的密度，因而有很好的溶解其他物质的性能，例如超临界态的水可以溶解正烷烃等。不过超临界态物质的黏度只有一般液体的1/12至1/4，然而它的扩散系数却比一般液体大7至24倍，近似于气体。



6.超固态

“超固态”物质基本看不到，因为它在行星和恒星内部，或者白矮星上面，这里的压力和温度更高了，原子之间的空隙基本消失，有的就连电子层也消失，原子相互间挤在一起，不再有什么空隙，而且没有流动性，这样的物质状态叫做“超固态”，通常白矮星的内部就是这样的超固态物质，科学家认为我们地球的最中心也存在一些超固态物质，比如同等体积下的铁，地心比地表的要重几十倍。



7.中子态

“中子态”是比超固态更高一级层面上的物质，通常只在中子星上才会有这样的物质，这种物质是在巨大的压力和极高的温度下，原子核和电子已经不能单独存在，电子被挤压到了质子里面，形成了中子，整个中子星几乎都是由中子组成，因此中子星上的物质就属于中子态，这种物质密度非常大，一立方厘米的中子态物质重量在8000万到20亿吨之间。



8.其它

另外还有夸克态物质，物理学家们认为夸克星也是存在的，而在微观领域还认为有四夸克态物质和五夸克态物质，但都还有待证明，此外，我们对黑洞中的物质状态还一无所知。



如果说基本粒子领域的话，那么物质的状态就更多了，如今已经被发现的基本粒子就多达几十种，每一种都可以属于一种状态，科学家甚至认为基本粒子可能有几千种呢！

在宏观领域其实也可以分成多种物质状态，比如星系、星系团、所谓的宇宙真空、宇宙微波、乃至我们的整个宇宙，都可以认为是某种物质形态。因此，物质的形态其实是多得数不清的，不要再局限于物质只有气体、液体、固体三种状态的认知了。

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