Matter adalah "benda" yang membentuk alam semesta - semua yang mengambil ruang dan mempunyai jisim adalah perkara.
Semua benda terdiri daripada atom, yang pada gilirannya terdiri daripada proton, neutron dan elektron.
Atom bersatu untuk membentuk molekul, yang merupakan blok bangunan untuk semua jenis perkara, menurut Washington State University. Kedua-dua atom dan molekul dipupuk bersama-sama dengan bentuk tenaga berpotensi yang dipanggil tenaga kimia. Tidak seperti tenaga kinetik, yang merupakan tenaga objek dalam gerakan, tenaga yang berpotensi adalah tenaga yang disimpan dalam objek.
Lima fasa perkara
Terdapat empat keadaan semulajadi: Pepejal, cecair, gas dan plasma. Keadaan kelima adalah kondensat Bose-Einstein buatan manusia.
Pepejal
Dalam pepejal, zarah dibungkus dengan ketat supaya tidak banyak bergerak. Elektron setiap atom sentiasa bergerak, jadi atom mempunyai getaran kecil, tetapi mereka tetap berada di kedudukan mereka. Kerana ini, zarah dalam pepejal mempunyai tenaga kinetik yang sangat rendah.
Bahan pepejal mempunyai bentuk yang pasti, serta jisim dan kelantangan, dan tidak sesuai dengan bentuk bekas di mana ia diletakkan. Bahan pepejal juga mempunyai kepadatan yang tinggi, yang bermaksud bahawa zarah-zarah itu dikemas rapat bersama.
Cecair
Dalam cecair, zarah-zarah itu lebih kemas dibungkus daripada dalam pepejal dan dapat mengalir di antara satu sama lain, memberikan cecair sebagai bentuk tidak terbatas. Oleh itu, cecair akan sesuai dengan bentuk bekasnya.
Sama seperti pepejal, cecair (kebanyakannya mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada pepejal) amat sukar untuk dimampatkan.
Gas
Dalam gas, zarah mempunyai banyak ruang antara mereka dan mempunyai tenaga kinetik yang tinggi. Gas tidak mempunyai bentuk atau kelantangan tertentu. Sekiranya tidak terkunci, zarah-zarah gas akan tersebar selama-lamanya; jika terkurung, gas akan berkembang untuk mengisi bekasnya. Apabila gas diletakkan di bawah tekanan dengan mengurangkan jumlah kontena, ruang antara zarah dikurangkan dan gas dimampatkan.
Plasma
Plasma bukan perkara biasa di Bumi, tetapi ia mungkin merupakan perkara yang paling biasa di alam semesta, menurut makmal Jefferson. Bintang-bintang pada dasarnya adalah bola yang dipanaskan plasma.
Plasma terdiri daripada zarah yang sangat berkuasa dengan tenaga kinetik yang sangat tinggi. Gas mulia (helium, neon, argon, kripton, xenon dan radon) sering digunakan untuk membuat tanda-tanda bersinar dengan menggunakan elektrik untuk mengionkannya kepada keadaan plasma.
Bose-Einstein condensate
Bose-Einstein condensate (BEC) dicipta oleh para saintis pada tahun 1995. Menggunakan gabungan laser dan magnet, Eric Cornell dan Carl Weiman, saintis di Institut Jantung Astrofizik Lab (JILA) di Boulder, Colorado, menyejukkan sampel rubidium untuk beberapa darjah sifar mutlak. Pada suhu yang sangat rendah ini, gerakan molekul sangat dekat dengan berhenti. Oleh kerana hampir tidak ada tenaga kinetik yang dipindahkan dari satu atom ke yang lain, atom mula bergumpal bersama. Tidak ada lagi ribuan atom yang berasingan, hanya satu "atom super."
BEC digunakan untuk mengkaji mekanik kuantum pada tahap makroskopik. Cahaya kelihatan perlahan ketika melewati BEC, membolehkan para saintis mengkaji paradoks zarah / gelombang. BEC juga mempunyai banyak sifat superfluid, atau cecair yang mengalir tanpa geseran. BEC juga digunakan untuk meniru keadaan yang mungkin wujud dalam lubang hitam.
Melangkah melalui fasa
Menambah atau mengeluarkan tenaga daripada bahan menyebabkan perubahan fizikal apabila perkara bergerak dari satu negara ke negara lain. Contohnya, menambahkan tenaga haba (haba) ke air cecair menyebabkan ia menjadi wap atau wap (gas). Dan mengeluarkan tenaga dari air cair menyebabkannya menjadi ais (padat). Perubahan fizikal juga boleh disebabkan oleh gerakan dan tekanan.
Lebat dan pembekuan
Apabila haba digunakan untuk pepejal, zarah-zarahnya mula bergetar dengan lebih cepat dan bergerak lebih jauh. Apabila bahan mencapai gabungan suhu dan tekanan tertentu, titik leburnya, pepejal akan mula mencair dan menjadi cecair.
Apabila dua keadaan perkara, seperti pepejal dan cecair, berada pada suhu dan tekanan keseimbangan, haba tambahan yang dimasukkan ke dalam sistem tidak akan menyebabkan suhu keseluruhan bahan meningkat sehingga seluruh sampel mencapai keadaan fizikal yang sama. Sebagai contoh, apabila anda meletakkan ais ke dalam segelas air dan meninggalkannya pada suhu bilik, ais dan air akhirnya akan datang pada suhu yang sama. Apabila es cair dari haba yang datang dari air, ia akan kekal pada sifar darjah Celcius sehinggalah seluruh ais ais cair sebelum terus hangat.
Apabila haba dikeluarkan dari cecair, zarahnya perlahan dan mula menetap di satu lokasi dalam bahan tersebut. Apabila bahan mencapai suhu yang cukup sejuk pada tekanan tertentu, titik pembekuan, cecair menjadi pepejal.
Kebanyakan cecair kontrak kerana mereka membekukan. Walau bagaimanapun, air mengembang apabila ia membeku ke dalam ais, menyebabkan molekul-molekul itu semakin jauh dan menurunkan ketumpatannya, sebab itulah ais mengapung di atas air.
Menambah bahan tambahan, seperti garam di dalam air, boleh mengubah kedua-dua titik lebur dan beku. Sebagai contoh, menambah garam kepada salji akan mengurangkan suhu yang membeku air di jalan raya, menjadikannya lebih selamat untuk pemandu.
Terdapat juga satu titik, yang dikenali sebagai titik tiga, di mana pepejal, cecair dan gas semuanya wujud serentak. Air, sebagai contoh, wujud dalam ketiga-tiga negeri pada suhu 273.16 Kelvin dan tekanan 611.2 pascal.
Penyejukan
Apabila pepejal ditukar terus ke dalam gas tanpa melalui fasa cair, proses itu dikenali sebagai sublimasi. Ini boleh berlaku sama ada apabila suhu sampel meningkat dengan cepat di luar titik mendidih (pengewapan kilat) atau apabila bahan adalah "beku-dikeringkan" dengan menyejukkannya di bawah keadaan vakum supaya air dalam bahan tersebut mengalami sublimasi dan dikeluarkan dari sampel itu. Beberapa bahan yang tidak menentu akan mengalami pengaliran pada suhu bilik dan tekanan, seperti karbon dioksida beku, atau ais kering.
Pengewapan
Pengewapan adalah penukaran cecair kepada gas dan boleh terjadi melalui penyejatan atau mendidih.
Kerana zarah-zarah cecair adalah dalam gerakan yang berterusan, mereka sering bertabrakan dengan satu sama lain. Setiap perlanggaran juga menyebabkan tenaga dipindahkan, dan apabila tenaga yang cukup dipindahkan ke zarah-zarah yang berhampiran dengan permukaannya, mereka dapat diketuk sepenuhnya dari sampel sebagai zarah gas bebas. Cecair sejuk kerana mereka menguap kerana tenaga dipindahkan ke molekul permukaan, yang menyebabkan melarikan diri mereka, dibawa terbawa dengan mereka.
Cair bisul apabila haba yang cukup ditambah kepada cecair untuk menyebabkan gelembung wap membentuk di bawah permukaan. Titik didih ini adalah suhu dan tekanan di mana cecair menjadi gas.
Pemeluwapan dan pemendapan
Pemeluwapan berlaku apabila gas kehilangan tenaga dan datang bersama untuk membentuk cecair. Contohnya, wap air meletupkan ke dalam air cair.
Pemendapan terjadi apabila gas berubah terus ke dalam pepejal, tanpa melalui fasa cair. Wap air menjadi ais atau beku apabila udara menyentuh pepejal, seperti bilah rumput, lebih sejuk daripada udara yang lain.
