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

นักวิจัยไทยพบแนวทางผลิตวัคซีนในกุ้งทะเล

นักวิจัยไบโอเทค สวทช. และมหาวิทยาลัยมหิดล ค้นพบแนวทางการผลิตวัคซีนใน กุ้งทะเล จากองค์ความรู้เรื่อง cvcDNA ที่กุ้งสร้างเลียนแบบสารพันธุกรรมของไวรัส ประเทศไทยผลิตกุ้งเลี้ยงประมาณ 400,000 ตันต่อปี คิดเป็นมูลค่าประมาณ 1 แสนล้านบาท ซึ่ง กุ้งทะเล ถือเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าการส่งออกสูงที่สุดของประเทศ โดยมีส่วนแบ่งในตลาดโลกสูงถึงร้อลยะ 8.15 อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการเลี้ยงกุ้งได้รับผลกระทบอย่างต่อเนื่องจากจากการระบาดของโรคต่างๆ สร้างความสูญเสียมากถึงร้อยละ 60 ของผลผลิตในประเทศ โดยการติดเชื้อไวรัสถือเป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดการสูญเสียอย่างรุนแรงทางเศรษฐกิจ นักวิจัยจากทีมวิจัยสุขภาพสัตว์น้ำ สังกัดกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพสัตว์น้ำแบบบูรณาการ สังกัดไบโอเทค สวทช. นำโดย ดร. กัลยาณ์ ศรีธัญญลักษณา-แดงติ๊บ หัวหน้าทีมวิจัยสุขภาพสัตว์น้ำ และ ดร. ศุภรัตน์ แตงชัยภูมิ หัวหน้าโครงการวิจัย และทีมวิจัยจากหน่วยวิจัยเพื่อความเป็นเลิศเทคโนโลยีชีวภาพกุ้ง คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ภายใต้การให้คำปรึกษาของ ศ.ดร. ทิมโมที เฟลเกล ที่ปรึกษาอาวุโสของ สวทช. ได้ค้นพบองค์ความรู้ใหม่ที่เกี่ยวข้องกับกลไกของระบบการป้องกันตัวของกุ้งจากการติดเชื้อไวรัสซึ่งเป็นผลจากการศึกษามากกว่าหนึ่งทศวรรษ ดร.กัลยาณ์ กล่าวว่า “เมื่อกุ้งติดเชื้อไวรัส กุ้งจะสร้างโมเลกุลชนิดหนึ่งขึ้นมา เรียกว่า circular […]

เทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology)

เทคโนโลยีอวกาศ การศึกษาดาราศาสตร์และห้วงอวกาศที่อยู่นอกเหนืออาณาเขตของโลก เพื่อการเรียนรู้และการทำความเข้าใจต่อจักรวาล ปรากฏการณ์ และดวงดาวต่าง ๆ ยังรวมไปถึงการศึกษาค้นคว้าเพื่อพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์แก่มนุษยชาติ เทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology) หมายถึง การนำองค์ความรู้ วิธีการ และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาดาราศาสตร์และห้วงอวกาศที่อยู่นอกเหนืออาณาเขตของโลกอย่างเหมาะสม ทั้งเพื่อการเรียนรู้และการทำความเข้าใจต่อจักรวาล ปรากฏการณ์ และดวงดาวต่าง ๆ ยังรวมไปถึงการศึกษาค้นคว้าเพื่อพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์แก่มนุษยชาติ ไม่ว่าจะเป็นการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ การสร้างเครือข่ายติดต่อสื่อสาร หรือ การเตือนภัยพิบัติต่าง ๆ ในทางวิทยาศาสตร์ “อวกาศ” (Space) หมายถึง อาณาบริเวณของท้องฟ้าที่อยู่สูงเหนือพื้นโลกในระดับน้ำทะเลตั้งแต่ 100 กิโลเมตรขึ้นไป โดยมีเส้นแบ่งขอบเขตของชั้นบรรยากาศกับอวกาศที่เรียกว่า “เส้นคาร์มัน” (Karman Line) ซึ่งเป็นขอบเขตสมมติ (Imaginary Boundary) ที่ถูกกำหนดขึ้นจากการที่ชั้นบรรยากาศในบริเวณนี้ มีอากาศเบาบางมากจนไม่สามารถทำให้เกิดแรงยกใต้ปีกที่เพียงพอสำหรับการบินของเครื่องบินได้อีก อวกาศจึงเป็นเขตพื้นที่สุญญากาศที่ประกอบไปด้วยฝุ่นผง ก๊าซ และโมเลกุลของสสารต่าง ๆ รวมไปถึงรังสีอีกมากมายที่ดำรงอยู่ระหว่างวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ (Astronomical Object) ในจักรวาล เทคโนโลยีอวกาศที่สำคัญประกอบด้วย ดาวเทียม […]

ทรัพยากรธรรมชาติ (Natural Resources)

ทรัพยากรธรรมชาติ เป็นสิ่งที่มนุษย์ต้องพึ่งพา และเป็นปัจจัยพื้นฐานในการดำรงชีวิตของทุกชีวิต นับตั้งแต่โลกถือกำเนิดขึ้นเมื่อกว่า 4,500 ล้านปีมาแล้ว ดาวเคราะห์ดวงนี้ ได้เกิดการวิวัฒนาการเรื่อยมาจนมีบรรยากาศและสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต ทั้งพืช สัตว์ และมนุษย์ต่างล้วนพึ่งพาอาศัย “สสาร” หรือ “องค์ประกอบ” ในธรรมชาติเพื่อความอยู่รอด ทรัพยากรที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยปราศจากการปรุงแต่งของมนุษย์หรือที่เรียกกันว่า “ ทรัพยากรธรรมชาติ ” (Natural Resources) ไม่ว่าจะเป็น ดิน หิน น้ำ อากาศและแร่ธาตุ สิ่งเหล่านี้ ล้วนก่อกำเนิดขึ้นจากการสรรค์สร้างของธรรมชาติ ซึ่งกลายมาเป็นปัจจัยพื้นฐานของทุกสรรพชีวิตบนโลก โดยที่มนุษย์ได้นำทรัพยากรธรรมชาติทั้งหลายมาใช้ประโยชน์ในหลากหลายด้าน ทรัพยากรธรรมชาติสามารถจำแนกออกได้เป็น 2 ประเภท คือ ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้ได้ไม่หมดสิ้นหรือสามารถทดแทนได้ (Renewable Resources) คือ ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วไม่สูญหายไปจากโลกใบนี้ เช่น แสงอาทิตย์ น้ำและอากาศ เนื่องจากมีวัฏจักรหรือกระบวนการทางธรรมชาติที่สามารถสร้างทรัพยากรดังกล่าวขึ้นมาทดแทนส่วนที่ถูกใช้งานไป โดยที่ทรัพยากรบางชนิดอาจใช้ระยะเวลาไม่ถึง 1 วัน ในกระบวนการเกิดใหม่ตามธรรมชาติ แต่ทรัพยากรบางชนิดอาจใช้เวลามากถึง 100 ปี เช่น ทรัพยากรป่าไม้ และสัตว์ป่า ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วหมดไป (Non-Renewable […]

ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก

ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก ชื่อของซอโรพอดสายพันธุ์ใหม่ที่เพิ่งถูกค้นพบ ไม่เพียงแต่เป็นไดโนเสาร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่านั้น แต่มันยังเป็นสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาบนโลกอีกด้วย ข้อสรุปทางวิทยาศาสตร์ที่มีต่อขนาดอันใหญ่โตมโหฬารของเจ้าสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ ผู้เคยย่ำเท้าไปบนผืนแผ่นดินของอาร์เจนตินาในปัจจุบัน ในยุคครีเตเชียส ไดโนเสาร์ตัวนี้มีนามว่า Patagotitan Mayorum เป็นไดโนเสาร์กืนพืชพันธุ์คอยาวที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 102 ล้านปีก่อน ขนาดของมันยาวถึง 120 ฟุต และมีน้ำหนักมากถึง 69 ตัน หรือเทียบเท่ากับน้ำหนักของช้างแอฟริกันจำนวน 12 เชือกรวมกัน ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว ส่งผลให้มันเป็นไดโนเสาร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดบนโลกเท่าที่เคยมีมา ใหญ่กว่า Dreadnoughtus ที่ถูกค้นพบก่อนหน้านี้ เมื่อโฮเซ ลูอิส และ ดีเอโก โป นักบรรพชีวินวิทยา จากพิพิธภัณฑ์ Egidio Feruglio Paleontology ค้นพบบางส่วนของฟอสซิลมันเข้า ในฟาร์มแห่งหนึ่งที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคพาทาโกเนีย ทางตอนใต้ของอาร์เจนตินา พวกเขารู้ได้ทันทีว่าเจ้าตัวนี้ต้องมีขนาดใหญ่เอามากๆ ทีมนักสำรวจใช้เวลามากกว่า 1 ปี ในการขุดเอาฟอสซิลออกมาอย่างระมัดระวัง เคนเนท ลาโควารา นักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยโรวัน และเป็นผู้ค้นพบ Dreadnoughtus ถึงกับเห็นใจทีมงานเมื่อนึกถึงสิ่งที่พวกเขาต้องทำ “นึกถึงหยาดเหงื่อ แรงงานของพวกเขาสิที่ต้องสูญเสียไปกับการขุดเอากระดูกออกมาจากพื้นดิน ขนย้ายอย่างระมัดระวังที่สุดไปยังพิพิธภัณฑ์” […]