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

เชื้อโรคอยู่รอบตัวเรามากกว่าที่คิด

เชื้อโรคอยู่รอบตัวเรามากกว่าที่คิด ผลการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าแบคทีเรียอาศัยอยู่ในข้าวของต่างๆ มากกว่าที่เราคิด แม้กระทั่งภายในเป็ดยางหน้าตาน่ารักที่ใช้สำหรับช่วยให้ลูกน้อยยอมอาบน้ำ ทีมนักวิจัยคำนวณปริมาณของแบคทีเรียโคลิฟอร์มดูว่าในข้าวของแต่ละชิ้นนั้นมีสัดส่วนเท่าไหร่ แบคทีเรียโคลิฟอร์มเป็นแบคทีเรียรูปแท่งที่พบได้ทั่วไปในน้ำและดิน ผลการวิจัยพบว่าภายในครัวพบแบคทีเรียราว 45% ฟองน้ำทำความสะอาดพบมากถึง 75% ส่วนที่เขียงพบราว 18% ในขณะที่เป็ดยางอาบน้ำซึ่งเป็นสิ่งของที่ใกล้ตัวเด็กอ่อนพบเลเยอร์ของแบคทีเรีย และเมื่อผ่าออกมาดูก็พบชั้นของแบคทีเรียจับตัวกันหนาเนื่องมาจากน้ำที่เข้าไปขัง รายงานการวิจัยนี้จะถูกเผยแพร่ลงใน npj Biofilms and Microbiomes ของวารสาร Nature ระบุพลาสติกและน้ำสกปรกเป็นสถานที่หมักหมมอย่างดีที่แบคทีเรียจะเจริญเติบโตได้รวดเร็ว   อ่านเพิ่มเติม เบาะแสใหม่ชี้ ยีนจากนีแอนเดอร์ทัลส่งผลถึงสุขภาพเรา

ความลี้ลับของไวรัส

ลองวาดภาพโลกที่ไร้ ไวรัส กันเถอะ เราโบกไม้กายสิทธิ์ แล้ว ไวรัส ทั้งหมดก็หายไป ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้า ไวรัสโปลิโอ ไวรัสมฤตยู อีโบลา ไวรัสโรคหัด ไวรัสโรคคางทูม ไวรัสไข้หวัดใหญ่สารพัด พลันหายวับ ความทุกข์ทนและ การเสียชีวิตของมนุษย์ลดลงอย่างมหาศาล ไม่มีไวรัสเอชไอวี และหายนะจากโรคเอดส์ไม่เคยเกิดขึ้น ไม่มีใครต้องทุกข์ทรมานจากโรคอีสุกอีใส ตับอักเสบ งูสวัด หรือแม้แต่ไข้หวัดธรรมดาอีกต่อไป ไวรัสโรคซาร์สที่เคยระบาดเมื่อปี 2003 และสร้างความตื่นตระหนกอันเป็นสัญญาณแรกของยุคการระบาดใหญ่ทั่วโลกในสมัยใหม่ก็หายไป และแน่นอน ไวรัส ร้ายกาจอย่างซาร์ส-โควี-2 บ่อเกิดของโรค โควิด-19 กับผลกระทบที่แสนอันตราย แพร่กระจายง่าย และแปรปรวนชวนปวดหัวของมัน ก็หายไปด้วย ฟังแล้วรู้สึกโล่งใจขึ้นใช่ไหม อย่าเลย ฉากทัศน์นี้คลุมเครือกว่าที่เราคิด ความจริงก็คือ เราอยู่ในโลกของไวรัส ไวรัสที่มีมากมาย เกินคณานับ และหลากหลายเกินประมาณ ลำพังในมหาสมุทรก็อาจมีอนุภาคไวรัสมากกว่าดวงดาว ในเอกภพที่เรามองเห็นแล้ว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจมีไวรัสที่ต่างกันอย่างน้อย 320,000 ชนิดอยู่ในตัว พ้นจากตัวเลขมหาศาลก็คือผลกระทบอันมโหฬาร ไวรัสหลายชนิดเหล่านั้นมีข้อดี ไม่ใช่ข้อเสีย ที่ปรับใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตบนโลก รวมทั้งมนุษย์ด้วย เราใช้ชีวิตต่อไปโดยไม่มีไวรัสไม่ได้ บรรพบุรุษของเราไม่มีทางโผล่พ้นโคลนตมได้ถ้าไม่มีไวรัส […]

แมงดาทะเล (Horseshoe Crab)

แมงดาทะเล สัตว์ที่แทบไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างไปจากบรรพบุรุษ แมงดาทะเล (Horseshoe Crab) คือสัตว์ทะเลชนิดหนึ่งซึ่งในทางชีววิทยามักถูกเรียกรวมกับแมงมุม เห็บ กุ้ง ปู กิ้งกือ ตะขาบ และแมลงชนิดต่าง ๆ เรียกรวมว่า “สัตว์ขาข้อ” (Arthropod) ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง (Invertebrate) ในไฟลัมอาร์โทรโพดา (Arthropoda) โดยแมงดาทะเลถูกจัดจำแนกอยู่ในหมวดชั้น (Class) เมอโรสโตมาตา (Merostomata) หรือกลุ่มแมงดา แมงดาทะเลนับเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่ยังคงดำรงอาศัยอยู่บนโลก ณ เวลานี้ จากการถือกำเนิดขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อกว่า 400 ล้านปีมาแล้ว ในปัจจุบัน โลกของเราเหลือแมงดาทะเลอยู่เพียง 4 ชนิด มี 2 ชนิดที่อาศัยอยู่ตามพื้นที่ชายฝั่งทะเลของประเทศไทย และอีก 2 ชนิด อาศัยอยู่ในพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดีย-แปซิฟิก แมงดาทะเลเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีวิวัฒนาการมายาวนาน แต่โครงสร้าง รูปร่างทางสรีรวิทยา และรูปลักษณ์ภายนอกของพวกมัน ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปจากบรรพบุรุษของแมงดาทะเลทั้งหลายมากนัก โครงสร้างหลักทางชีววิทยา แมงดาทะเลมีส่วนหัว (Prosoma) และส่วนอก (Opisthosoma) ที่เชื่อมติดกัน มีโครงร่างแข็งภายนอก ลักษณะคล้ายเกือกม้า […]