สสาร ที่เกิดขึ้นบนโลกมีทั้งหมดกี่สถานะ และเกิดการเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร

สสาร และการเปลี่ยนแปลงสถานะ (States of Matter)

สสาร (Matter) หมายถึง สิ่งที่มีมวล (Mass) และปริมาตร (Volume) ดำรงอยู่ในพื้นที่ว่าง (Space)

โดยที่เราสามารถรับรู้ไสสารได้จากประสาทสัมผัสทั้ง 5 ดังนั้น สสาร คือทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นอากาศที่เราหายใจ น้ำที่เราดื่ม บ้านพักที่เราอยู่อาศัย รวมถึงไปต้นไม้และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ รวมไปถึงร่างกายของเราเอง โดยสสารที่ได้รับการศึกษาหรือค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ จนทราบถึงคุณสมบัติและองค์ประกอบที่แน่ชัดแล้วจะถูกเรียกว่า “สาร” (Substance)

สถานะทั้ง 4 ของสสารในธรรมชาติ

1. ของแข็ง (solid) : สถานะของสสารที่มีรูปร่างและมีปริมาตรที่แน่นอน จากการจัดเรียงของอนุภาคองค์ประกอบภายในอย่างเป็นระเบียบและแนบชิดติดกัน มีความหนาแน่นและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคสูง ถึงแม้จะมีช่องว่างขนาดเล็กระหว่างอนุภาคของสสารในสถานะของแข็ง ส่งผลให้อนุภาคสั่นไปมาได้เล็กน้อย แต่อนุภาคไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้เช่นเดียวกับสสารในสถานะอื่นๆ ดังนั้น สสารในสถานะของแข็งจึงสามารถทนทานต่อการสูญเสียรูปทรงและการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรได้มาก เช่น เหล็ก อะลูมิเนียมและทองแดง เป็นต้น

2. ของเหลว Liquid : สถานะของสสารที่มีปริมาตรคงที่ แต่สามารถเปลี่ยนรูปร่างตามภาชนะที่ใช้บรรจุ จากการมีอนุภาคองค์ประกอบเรียงตัวอยู่ห่างจากกันเล็กน้อย ส่งผลให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคไม่สูงเท่าสสารในสถานะของแข็ง อนุภาคของของเหลวจึงสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ในระยะใกล้ เช่น น้ำ แอลกอฮอล์และน้ำมัน เป็นต้น

สสาร, การเปลี่ยนแปลงสถานะ
สถานะของสสาร

3. ก๊าซ (Gas) : สถานะของสสารที่มีรูปร่างและปริมาตรไม่แน่นอน สามารถเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่ใช้บรรจุ จากการมีอนุภาคองค์ประกอบเรียงตัวอยู่ห่างจากกันมาก ส่งผลให้มีความหนาแน่นและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคต่ำ ก๊าซจึงสามารถเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วไปได้ในทุกทิศทาง สามารถแพร่กระจายเต็มภาชนะที่บรรจุและสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างและปริมาตรจากการถูกบีบอัดได้ง่าย เช่น อากาศ ออกซิเจน ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซหุงต้มและไอน้ำ เป็นต้น

4. พลาสมา (Plasma) : สถานะของสสารที่เกิดจากการได้รับพลังงานมหาศาลจนอิเล็กตรอนหลุดออกมาจากอะตอม เกิดเป็นกลุ่มเมฆโปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน ซึ่งเคลื่อนไหวอย่างอิสระ มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมและโมเลกุลน้อยมาก ทำให้พลาสมามีความใกล้เคียงกับสถานะของก๊าซมากกว่าสถานะอื่นๆ แต่ประจุที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระนี้ มีพฤติกรรมและคุณสมบัติที่แตกต่างไปจากสสารอื่นๆ พลาสมามีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า ถึงแม้พลาสมาจะพบเห็นได้ยากในสภาวะปกติ แต่ในธรรมชาติหรือในระบบสุริยะล้วนแล้วแต่มีสสารในสถานะพลาสมาดำรงอยู่ทั้งสิ้น เช่น ฟ้าผ่า แสงเหนือ หางของดาวหาง หรือบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ เป็นต้น

การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร

การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยพลังงานจากภายนอกหรือการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงของอุณหภูมิ (Temperature) หรือความดัน (Pressure) เพื่อเข้ามาเป็นตัวการหลักในการทำลายหรือปรับเปลี่ยนโครงสร้างการจัดเรียงอนุภาคของสสาร โดยกระบวนการในการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารประกอบไปด้วย 8 กระบวนการ ได้แก่

สสาร, การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร

สสาร, การเปลี่ยนสถานะของสสาร
โดยปกติ สสารจะเปลี่ยนสถานะเมื่อได้รับหรือปลดปล่อยความร้อน และพลังงาน

โดยกระบวนการเหล่านี้ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วน จากการนำพลังงานเข้ามาสู่ระบบ คือ “การดูดพลังงาน”  ซึ่งนำพลังงานความร้อนเข้ามาทำลายแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของสสาร ทำให้อนุภาคของสสารเกิดการจับตัวกันน้อยลง เกิดช่องว่างระหว่างอนุภาคมากขึ้น ส่งผลให้สสารที่มีสถานะเป็นของแข็งหรือของเหลว สามารถเปลี่ยนสถานะไปเป็นก๊าซได้จากการได้รับพลังงานความร้อนที่มากพอ และ “การคายพลังงาน” หรือการลดอุณหภูมิลงให้ถึงจุดเหมาะสม สามารถส่งผลให้อนุภาคของสสารเกิดการบีบอัดหรือถูกยึดเหนี่ยวเข้าหากันมากขึ้น เกิดการเรียงตัวของอนุภาคที่กระจัดกระจายขึ้นใหม่ เพื่อให้เกิดช่องว่างระหว่างอนุภาคน้อยลง สสารในสถานะก๊าซหรือของเหลวจึงสามารถเปลี่ยนสถานะกลับไปเป็นของแข็งได้อีกครั้ง

สืบค้นและเรียบเรียง

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

ทรูปลูกปัญญา – http://www.trueplookpanya.com/blog/content/50578

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7078-2017-05-28-02-15-42

https://www.thoughtco.com/list-of-phase-changes-of-matter-608361


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : เพราะเหตุใดน้ำแข็งจึงลอยน้ำ

วิทยาศาสตร์, น้ำแข็ง, ความหนาแน่น, สมบัติของน้ำ ความหนาแน่นของน้ำ

เรื่องแนะนำ

เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศกับการแก้ปัญหาจากต้นน้ำถึงปลายน้ำ

ภาพประกอบ : PIRO4D from Pixabay ปัจจุบัน การบริหารจัดการและการแก้ไขปัญหาเรื่องทรัพยากรธรรมชาติในประเทศไทย ได้รับความสนใจจากหน่วยงานทุกภาคส่วนมากขึ้น เนื่องจากประชาชนในสังคมส่วนใหญ่เริ่มตระหนักถึงผลกระทบจากปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นกับตัวเอง ทั้งเรื่องการจัดการปัญหาขยะ การแก้ไขปัญหาเรื่องการบุกรุกพื้นที่ป่า การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการฟื้นฟูทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง เป็นต้น ในทุกการแก้ปัญหา ทุกหน่วยงานมักเริ่มต้นจากการสืบค้นข้อมูล เพื่อนำข้อมูลทั้งหมดมาใช้ประกอบการตัดสินใจและวางแผนการแก้ปัญหาอย่างเป็นรูปธรรม หนึ่งในข้อมูลที่ถูกสืบค้นมากที่สุดคือ ข้อมูลภูมิสารสนเทศ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ข้อมูลเห็นถึงภาพรวมของสภาพพื้นที่ และสามารถนำไปวางแผนปฏิบัติงานได้จริง จิสด้าเป็นหนึ่งหน่วยงานที่มีบทบาทสนับสนุนเรื่องเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศและภาพถ่ายดาวเทียม เพื่อการแก้ปัญหาอย่างบูรณาการร่วมกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง โดยในช่วงที่ผ่านมา จิสด้าสนับสนุนข้อมูลภูมิสารสนเทศในโครงการต่างๆ ดังนี้ 1. เทคโนโลยีและนวัตกรรมภูมิสารสนเทศ เพื่อการบริหารจัดการสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง จังหวัดเพชรบุรี เป็นการขับเคลื่อนเทคโนโลยีและนวัตกรรมภูมิสารสนเทศ เพื่อบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติในลุ่มน้ำเพชรบุรี โดยการสำรวจสถานการณ์ปัญหาและความพร้อมของพื้นที่ ภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รวมถึงวางแนวทางกำหนดอนาคตของอ่าวบางตะบูนกับประชาชนในพื้นที่ และหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ด้วยความเชี่ยวชาญเรื่องข้อมูล จิสด้าจึงได้จัดทำฐานข้อมูลเชิงพื้นที่ของชุมชน แผนที่ชุมชนแบบมาตรฐานซึ่งเป็นที่ยอมรับของทุกภาส่วน และนำผลที่ได้ไปปฏิบัติใช้งานจริง ก่อให้เกิดการประสานความร่วมมือเพื่อหามาตรการที่เหมาะสมสำหรับการแก้ปัญหาในพื้นที่ต่อไป 2. การใช้เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศเพื่อการติดตามสถานการณ์การระบาดของโรคใบร่วงในพื้นที่ปลูกยางพาราเขตภาคใต้ตอนล่าง จิสด้าดำเนินงานร่วมกับการยางแห่งประเทศไทย ใช้เทคโนโลยีเชิงพื้นที่และภาพถ่ายดาวเทียม ติดตามสถานการณ์การระบาดของโรคใบร่วงในสวนยางพาราเขตภาคใต้ตอนล่าง ได้แก่ พังงา กระบี่ ตรัง สงขลา ปัตตานี ยะลา และนราธิวาส ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน […]

เทคโนโลยีทางการแพทย์ : พรีซิชันเมดิซีน เพราะทุกร่างต่างพิเศษ

เพราะร่างกายของเราแต่ละคนแตกต่างกัน การแพทย์แบบแม่นยำเจาะจง หรือ พรีซิชันเมดิซีน (precision medicine) จะเฝ้าระวังสุขภาพของเราตลอดเวลา คาดการณ์ความเสี่ยงในการเกิดมะเร็ง โรคหัวใจและความเจ็บป่วยอื่นๆ  เพื่อออกแบบการรักษาตามความเหมาะสมของแต่ละคน

รวมคำทำนายของสตีเฟน ฮอว์คิง อัจฉริยะแห่งยุคผู้ล่วงลับ

สตีเฟน ฮอว์คิง นักฟิสิกส์ผู้พลิกแนวคิดเกี่ยวกับหลุมดำ ได้ทำนายถึงอนาคตของโลกและมวลมนุษยชาติไว้หลายทฤษฎีด้วยกัน และนี่คือส่วนหนึ่งจากมุมมองของอัจฉริยะแห่งยุค