網友問:物質分為固液氣三態,那麼光與火分別是什麼態?
固、液、氣三種形態是中學物理內容,其實物質的形態遠不止這三種,「火焰」可以認為是等離子態,而「光」是能量的特殊形式。
物質形態
我常見的物質,比如水隨著溫度的升高,會由固態變為液態,再由液態變為氣態;對物質狀態的劃分,也存在模糊的地方。
比如水在超臨界(374℃,22.1MPa)時,基本就呈氣液混合態,無法再區分此時處於氣態還是液態;本質地說,水只有超臨界態和非臨界態兩種形態,其餘形態都是在此兩種形態下的繼續細分。
比如還有:低溫態(包括超導態、超流體態、凝聚態等等)、等離子態、簡併態(比如中子簡併態)、超固態(比如金屬氫)等等。
火焰
而我們平常見到的「火焰」,本身也由物質組成,是物質就一定會處於某種形態,火焰本質上是處於等離子態和激發態的物質。
等離子態:指由原子組成的物質,失去部分核外電子後,帶正電的原子和帶負電的自由電子形成的共存狀態。
當物質加熱到一定溫度後,組成物質的原子熱運動變得劇烈,部分核外電子吸收能量後轉變為自由電子(等離子態),原子間的碰撞也變得頻繁,從而實現化學鍵的斷裂和重組,同時發生劇烈的發光發熱反應,宏觀現象就是化學燃燒。
要達到等離子態,就需要很高的溫度,使得電子脫離原子核束縛才行;比如整個太陽,就是一個巨大的等離子體;而火柴燃燒的火焰,由內而外分別是「激發態氣態-等離子態-激發態氣態」的過渡。
光
光不具備原子那樣的微觀結構,所以和常規物質形態有區別,也沒有物質形態的說法;光本質是能量的一種特殊形式,我們可以把光子分解為一份一份的光子,也可以看成電磁波,具有波粒二象性。
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