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

การผุพัง การกร่อน และการกัดเซาะ

การผุพัง (Weathering) คือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของหินบนพื้นผิวโลก ไม่ว่าจะเป็นการแตกหัก ผุพัง หรือยุบสลายของหินจากปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติหรือจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งนับเป็นกระบวนการแรกเริ่มของการก่อกำเนิดดินและการเจริญงอกงามของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ  การผุพังสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ 1. การผุพังทางกายภาพ (Mechanical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหินที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขนาดและรูปร่างภายนอก โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเนื้อหิน โดยมีสาเหตุจากปัจจัยต่าง ๆ เช่น  การกระทำของคลื่น ลม และการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งตามแรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งทำให้เกิดการเสียดสีระหว่างกันจนเกิดการผุพังและแตกสลาย การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ ในช่วงกลางวันและกลางคืน ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ส่งผลต่อการขยายตัวและการหดตัวของหิน รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำตามธรรมชาติ เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง ซึ่งก่อให้เกิดน้ำแข็งตามรอยแตกหรือรอยแยกของก้อนหิน สามารถสร้างแรงดันที่ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของรอยแตกร้าวและการผุพังได้ง่าย การกระทำของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทั้งจากพืช สัตว์ และมนุษย์ เช่น การเจริญเติบโตของพืชบนรอยแตกของหิน การขุดเจาะของสัตว์หรือกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์   2. การผุพังทางเคมี (Chemical Weathering) เป็นกระบวนการผุพังของหิน จากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างแร่ธาตุภายในหินและปัจจัยต่าง ๆ ในธรรมชาติ […]

เทียบกันตาต่อตา

การจำลองภาพการมองเห็นของสัตว์อย่างสมบูรณ์แบบเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ แต่ช่างภาพของเราสร้างภาพให้ใกล้เคียงได้โดยใช้ชุดอุปกรณ์ของเขาผสมผสานข้อมูลจากห้องปฏิบัติการ เช่น ความหนาแน่นของตัวรับแสงและปฏิกิริยาต่อแสง จากภาพเปรียบเทียบนี้ ภาพด้านซ้ายคือการมองเห็นของมนุษย์ เทียบกับภาพด้านขวาแทนการมองเห็นของสัตว์ หนอนตัวแบน (พลานาเรีย) (Dugesia dorotocephala) ตาของหนอนตัวแบนประกอบด้วยเซลล์ ตัวรับแสงรูปทรงคล้ายถ้วยขนาดเล็กที่สามารถระบุได้ว่า แสงมาจากทิศทางใด หนอนจำเป็นต้องใช้เบาะแสนี้ในการระบุถิ่นอาศัยที่เหมาะสม ซึ่งต้องมีที่กำบังแสงอาทิตย์ แมงกะพรุนกล่อง (Tripedalia cystophora) แมงกะพรุนกล่องไม่มีสมองสำหรับแปลผลข้อมูล ที่ได้จากประสาทรับความรู้สึก แต่มันตอบสนองต่อภาพความคมชัดตํ่าแบบเรียบง่ายได้ ดวงตาที่มีเลนส์สี่ดวงมองขึ้นด้านบนเพื่อรับรู้ร่มเงาพืชชายเลนซึ่งเป็นบริเวณที่มีอาหารอุดมสมบูรณ์ ดวงตาที่มีเลนส์อีก สี่ดวงมองลงด้านล่างผ่านร่างกายโปร่งใสเพื่อช่วยให้มันหลบหลีกสิ่งกีดขวางด้านล่างได้ ผีเสื้อเหยี่ยวงวงช้าง (Deilephila elpenor) รูม่านตาขนาดใหญ่ของผีเสื้อเหยี่ยวงวงช้างเอื้อให้แสงปริมาณมากผ่านเข้าสู่ดวงตา ช่วยให้มันแยกแยะสีได้แม้แต่ในแสงสลัวของดวงดาวในคืนข้างแรม ดังนั้นผีเสื้อที่หากินในเวลากลางคืนและมีเครื่องนำทางชนิดนี้จึงสามารถเสาะหานํ้าต้อยในดอกไม้ ซึ่งมีสีสันที่มนุษย์มองไม่เห็นในเวลากลางคืนได้ แมว (Felis catus) ดวงตาของแมวบ้านมีเซลล์รูปแท่งที่ไวต่อสภาวะแสงน้อยดีกว่าของมนุษย์ และรูม่านตาแบบช่องเล็กยาวเปิดได้กว้างในความมืด ช่วยให้แมวล่าสัตว์ขนาดเล็กในเวลากลางคืนได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม ความที่มีเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อสีน้อยกว่า แมวจึงแยกแยะสีเขียวกับสีแดงไม่ได้ นกอินทรีหัวล้าน (Haliaeetus leucocephalus) ถ้าอยากมองหาดวงตาที่มีความคมชัดสูงเป็นพิเศษ (2.5 เท่าของดวงตามนุษย์) ให้ดูนกอินทรีหัวล้าน เป็นตัวอย่าง ขณะที่จอตาของมนุษย์มีบริเวณที่มี ตัวรับแสงหนาแน่นอยู่บริเวณเดียว นกอินทรีมี สองบริเวณ ซึ่งช่วยให้มันเห็นตรงด้านหน้าและ ด้านข้างได้ในเวลาเดียวกัน […]

เมื่อพายุมาทุกคนวิ่งหนี แต่พวกเขาพุ่งเข้าใส่เพื่อการวิจัย

หากต้องการตรวจสอบการทำงานของพายุ อย่างเฮอริเคนเออร์มาหรือเฮอริเคนฮาร์วีย์ บรรดานักล่าพายุเหล่านี้จำเป็นต้องพุ่งเข้าใส่ยังตาพายุ พวกเขาขับเครื่องบินฝ่าลมฝนอันเกรี้ยวกราด ซึ่งในบางครั้งมาพร้อมกับสายฟ้ารุนแรงและลูกเห็บ คลิปวิดีโอที่จะได้ชมนี้เป็นการทำงานของทีมนักล่าพายุโดย National Oceanic และ Atmospheric Administration ที่ทำการเก็บข้อมูลของพายุเฮอริเคนเออมาร์ พายุระดับ 5 หรือระดับที่มีความรุนแรงที่สุด ด้วยเกณฑ์ในการจำแนกกำลังลมที่มากกว่า 252 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งความรุนแรงของพายุเออร์มานั้นมีกำลังลมสูงถึง 297 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเลยทีเดียว กัปตันผู้ขับเครื่องบินตัดสินใจมุ่งหน้าสู่ใจกลางพายุ เมื่อวันที่ 3 กันยายนที่ผ่านมา พวกเขาเสี่ยงชีวิตเพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลของความกดอากาศ, อุณหภูมิ, ความเร็วลม และทิศทาง ซึ่งข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกเก็บโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Dropsondes” ตัวอุปกรณ์จะถูกปล่อยลงมาจากเครื่องบิน ซึ่งในการสำรวจเฮอริเคนเออร์มาล่าสุด พวกเขาปล่อย Dropsondes ไปจำนวนรวม 30 อัน ทั้งนี้เฮอริเคนเออร์มาจะมุ่งหน้าต่อไปยังทะเลแคริบเบียน โดยพายุเฮอริเคนลูกนี้นับได้ว่าเป็นเฮอริเคนลูกใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาในมหาสมุทรแอตแลนติก   อ่านเพิ่มเติม :  ระบบสุริยะจักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน? ชายคนนี้จะมาจำลองให้ดู, ชมแผ่นน้ำแข็งทรงกลมค่อยๆ หมุนอยู่บนผิวน้ำ

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