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

ผงชูรส อันตรายต่อสุขภาพ จริงหรือ

ผงชูรส เป็นสารเติมแต่งรสชาติที่มีการถกเถียงกันอย่างกว้างขวางในเรื่องความปลอดภัยด้านอาหาร มีข้อมูลอยู่มากมายที่ยังเป็นที่ถกเถียงกันในเรื่องความปลอดภัยของ ผงชูรส บางรายงานชี้ว่าผงชูรสเป็นสาเหตุของอาการวิงเวียนศีรษะ หอบหืด หรือร้ายแรงถึงขั้นทำลายสมอง ในทางกลับกัน ก็มีข้อมูลจากองค์กรต่างๆ ที่น่าเชื่อถือ อย่างองค์การอาหารและยา ชี้ว่า ผงชูรสไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ในบทความนี้จะกล่าวถึงผลกระทบของผงชูรสต่อสุขภาพ “ทั้งสองด้าน” ผงชูรสคืออะไร ผงชูรส มีชื่อทางเคมีว่า monosodiumglutamate (MSG) เป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มรสชาติของอาหาร ผงชูรสเกิดจากการกรดอะมิโนชื่อ กลูตาเมต ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ กลูตาเมตเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น หมายความว่า ร่างกายของเราสามารถผลิตได้เอง กลูตาเมตมีหลายบทบาทหน้าที่ในระบบการทำงานของร่างกาย และสามารถพบได้ในอาหารแทบทุกชนิด กระบวนการผลิตผงชูรสเกิดขึ้นจากกระบวนการหมักแป้ง ทำให้เกิดกรดกลูตามิก โครงสร้างของกลูตาเมตที่พบในผงชูรสพบว่าไม่มีความแตกต่างกับกลูตาเมตที่พบในอาหารชนิดอื่น โดยในผงชูรส กลูตาเมตจะรวมอยู่กับเกลือ (โซเดียมคลอไรด์) อย่างไรก็ตาม กลูตาเมตในผงชูรสอาจถูกดูดซึมได้ง่ายกว่า เนื่องจาก ร่างกายไม่จำเป็นต้องย่อยโปรตีนโมเลกุลใหญ่ๆ ก่อนการดูดซึมสารอาหาร ผงชูรสช่วยเพิ่มรสชาติของอาหาร หรือสร้างรสกลมกล่อมให้กับอาหาร ในประเทศญี่ปุ่นเรียกรสชาตินี้ว่า อูมามิ (Umami) หมายถึง ความผสมผสานหลอมรวมของรสชาติเปรี้ยว หวาน เค็ม ขม อย่างลงตัว โดยได้รับความนิยมอย่างสูงสำหรับการปรุงอาหารในแถบเอเชีย รวมถึงอาหารบางประเภทในฝั่งตะวันตก ในแต่ละประเทศมีการกำหนดปริมาณผงชูรสที่ได้รับต่อวันแตกต่างกัน เช่น […]

พัทน์ ภัทรนุธาพร เด็กไทยใน MIT Media Lab ศูนย์วิจัยนวัตกรรมเพื่อโลกอนาคต

MIT Media Lab คือห้องปฏิบัติการวิจัยของ Massachusetts Institute of Technology (MIT) ประเทศสหรัฐอเมริกา ที่พัฒนาเทคโนโลยีปฏิวัติวงการมาแล้วมากมาย MIT Media Lab เกิดขึ้นในยุคที่โลกกำลังจะก้าวสู่ดิจิทัล ในช่วงปี 1985 จากความคิดริเริ่มของ Prof. Nicholas Negroponte หนึ่งในผู้ก่อตั้ง ซึ่งตั้งคำถามว่า ถ้าเราจะสร้างเทคโนโลยีสักอย่างที่เปลี่ยนโลก เราควรจะสร้างเทคโนโลยีอะไร และเค้าค้นพบว่าเราควรจะสร้างเทคโนโลยีหรือกระบวนการที่นำไปสู่การสร้างเทคโนโลยีที่มากขึ้น หรือการสร้างเทคโนโลยีที่สามารถทำให้คนสร้างเทคโนโลยีได้ไปอีกขั้นหนึ่งขึ้นไปเรื่อย ๆ นี่จึงเป็นจุดกำเนิดของ MIT Media Lab สถาบันที่สร้างนวัตกรรมเเห่งอนาคต คำว่ามีเดีย (Media) ในที่นี้ไม่ใช่โทรทัศน์ วิทยุ หรือ สื่อโซเชียลมีเดียใด แต่คือตัวกลางที่เชื่อมโยงทุกอย่างเข้าหากัน MIT Media Lab คือห้องปฏิบัติการที่รวมคนจากหลากหลายสาขาวิชา หลากหลายมิติ มาอยู่ด้วยกัน เพื่อที่พัฒนาสิ่งที่ยิ่งใหญ่และไกลกว่าการพัฒนาในแต่ละสาขาวิชา มันจะมีความต่อต้านการเรียนรู้แยกกันในแต่ละสาขาวิชาในรูปแบบเดิม ๆ หรือที่เรียกว่า Anti-Disciplinary แต่ในขณะเดียวกันมันจะมีการบูรณาการเข้าหากันจากหลาย ๆ ศาสตร์ เพื่อสร้างนวัตกรรมใหม่ […]

ไขมันทรานส์ วายร้ายที่แฝงอยู่ในอาหาร

เมื่อเร็วๆ นี้ กระทรวงสาธารณสุขได้เผยแพร่ประกาศกระทรวงเรื่อง กำหนดอาหารที่ห้ามผลิต นำเข้า หรือจำหน่าย อาหารที่มีส่วนผสมของไขมันทรานส์ มาทำความรู้จักกับกรดไขมันขนิดนี้กันว่ามันคืออะไร และส่งผลต่อสุขภาพอย่างไรบ้าง

เฮอร์ริเคนมีผลต่อการคัดเลือกทางธรรมชาติในกิ้งก่า

เฮอร์ริเคนมีผลต่อการคัดเลือกทางธรรมชาติในกิ้งก่า เหตุใดเจ้ากิ้งก่าเหล่านี้จึงถูกนำมาเกาะอยู่บนเสา แล้วถูกเป่าด้วยลมแรงจากเครื่องเป่าใบไม้? นี่อาจดูเหมือนการรังแกสัตว์ แต่แท้จริงแล้วทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองอะไรบางอย่าง… ก่อนที่เฮอร์ริเคนเออร์มา กับเฮอร์ริเคนมารีอาจะเข้าพัดถล่มหมู่เกาะแคริบเบียนในปี 2017 นักวิทยาศาสตร์เดินทางไปที่หมู่เกาะ Turks และหมู่เกาะ Caicos เพื่อศึกษาเกี่ยวกับกิ้งก่าโดยเฉพาะ พวกเขารวบรวมกิ้งก่าอาโนล์จำนวนหนึ่ง และจับพวกมันเข้าร่วมการทดลอง โดยใช้เครื่องเป่าใบไม้จำลองสถานการณ์ว่ากำลังเกิดเฮอร์ริเคนขึ้น เพื่อสังเกตปฏิกิริยาของกิ้งก่า จากการทดลองทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่า กิ้งก่าที่มีอุ้งตีน และขาหน้าที่ยาวกว่า มีโอกาสที่จะรอดชีวิตจากเฮอร์ริเคนได้มากกว่า เนื่องจากพวกมันมีความสามารถในการเกาะเกี่ยวเสาได้ดีกว่ากิ้งก่าทั่วไป สิ่งที่เกิดขึ้นนี้บ่งชี้ว่าภัยพิบัติทางธรรมชาติกลายมาเป็นปัจจัยสำคัญที่กดดันให้เกิด “การคัดเลือกทางธรรมชาติ” ของกิ้งก่าเหล่านี้เข้า (กิ้งก่าที่มีอุ้งตีนเล็ก ขาหน้าสั้นไม่สามารถรอดชีวิตจากพายุได้จึงล้มตายไปในที่สุด) ทั้งนี้ในการศึกษาครั้งต่อๆ ไป ทีมนักวิทยาศาสตร์ตั้งใจหาคำตอบเพิ่มเติมว่าภัยพิบัติอื่นๆ เช่น น้ำท่วม ดินถล่ม จะมีผลต่อวิวัฒนาการของสัตว์อย่างไรบ้าง   อ่านเพิ่มเติม ฟอสซิลรอยเท้าเก่าแก่ที่สุดของการวิ่งสองขาในกิ้งก่า