Toda a matéria é composta por átomos, cuja configuração atômica, ou seja, o número de prótons, nêutrons e elétrons, determina o tipo de matéria presente (oxigênio, chumbo, prata, néon...). Cada substância possui um número único de prótons, nêutrons e elétrons. O oxigênio, por exemplo, tem 8 prótons, 8 nêutrons e 8 elétrons. Átomos individuais podem se combinar com outros átomos para formar moléculas. As moléculas de água contêm dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O) e são quimicamente chamadas de H₂O . O oxigênio e o nitrogênio, que são os principais componentes do ar, ocorrem na natureza como moléculas diatômicas (com dois átomos). Independentemente do tipo de molécula, a matéria normalmente existe como um sólido, um líquido ou um gás . Chamamos essa propriedade da matéria de estado físico. Os três estados físicos da matéria possuem características únicas, que estão listadas no slide.
Sólido
Em um sólido, as moléculas estão fortemente ligadas umas às outras por forças moleculares. Um sólido mantém sua forma e o volume de um sólido é determinado pela forma do sólido.
Líquido
Em um líquido , as forças moleculares são mais fracas do que em um sólido. Um líquido assume a forma do recipiente que o contém, desde que haja uma superfície livre, em um campo gravitacional. Em microgravidade, um líquido forma uma esfera dentro de uma superfície livre. Independentemente da gravidade, um líquido tem volume fixo.
Gás
Em um gás, as forças moleculares são muito fracas. Um gás preenche o recipiente, assumindo tanto a forma quanto o volume do recipiente.
Fluidos (líquidos e gases)
Líquidos e gases são chamados de fluidos porque podem ser colocados em movimento. Em qualquer fluido, as moléculas estão em constante movimento aleatório, colidindo umas com as outras e com as paredes do recipiente. O movimento dos fluidos e a reação a forças externas são descritos pelas Equações de Navier-Stokes , que expressam a conservação da massa , do momento linear e da energia . O movimento dos sólidos e a reação a forças externas são descritos pelas Leis de Newton .
Qualquer substância pode existir em qualquer estado. Em condições atmosféricas normais , a água existe como líquido. Mas se baixarmos a temperatura abaixo de 0 graus Celsius, ou 32 graus Fahrenheit, a água muda de estado para um sólido chamado gelo. Da mesma forma, se aquecermos um volume de água acima de 100 graus Celsius, ou 212 graus Fahrenheit, a água muda de estado para um gás chamado vapor de água. Mudanças no estado da matéria são mudanças físicas , não químicas. Uma molécula de vapor de água tem a mesma composição química, H₂O , que uma molécula de água líquida ou uma molécula de gelo.
Ao estudar gases , podemos investigar os movimentos e interações de moléculas individuais ou a ação em larga escala do gás como um todo. Os cientistas se referem ao movimento em larga escala do gás como macroescala e aos movimentos moleculares individuais como microescala . Alguns fenômenos são mais fáceis de entender e explicar com base na macroescala, enquanto outros são mais facilmente explicados na microescala. As investigações em macroescala baseiam-se em coisas que podemos observar e medir facilmente . Já as investigações em microescala baseiam-se em teorias mais simples , pois não podemos observar uma molécula de gás individual em movimento. As investigações em macroescala e microescala são apenas duas perspectivas da mesma coisa.
Plasma - o "quarto estado"
Os três estados normais da matéria listados no slide são conhecidos há muitos anos e estudados em aulas de física e química. Recentemente, começamos a estudar a matéria em temperaturas e pressões extremamente altas, típicas do Sol ou durante a reentrada atmosférica. Nessas condições, os próprios átomos começam a se decompor; elétrons são arrancados de suas órbitas ao redor do núcleo, deixando para trás um íon carregado positivamente . A mistura resultante de átomos neutros, elétrons livres e íons carregados é chamada de plasma . O plasma possui algumas qualidades únicas que levam os cientistas a classificá-lo como um "quarto estado" da matéria. O plasma é um fluido, como um líquido ou um gás, mas, devido às partículas carregadas presentes, ele responde e gera forças eletromagnéticas. Existem equações da dinâmica de fluidos, chamadas equações de Boltzmann, que incluem as forças eletromagnéticas juntamente com as forças normais de fluidos das equações de Navier-Stokes. A NASA está atualmente pesquisando o uso de plasmas em um sistema de propulsão iônica.
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Fonte: NASA
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/BGP/state.html
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras
Livraria> https://www.orionbook.com.br/
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