물질의 상태와 각각의 특성에 대해

물질은 보통 세가지 상태 즉, 고체,액체,또는 기체 중의 하나로 분류됩니다. 보통 이 분류를 확장하여 플라스마라는 네번째 상태를 포함하기도 합니다. 일상경험에 의하면 고체는 일정한 부피와 모양을 가지고 있습니다. 예를 들어, 벽돌은 예외없이 우리에게 익숙한 모양과 크기를 가지고 있습니다. 액체는 일정한 부피를 갖고 있으나 모양이 일정하지는 않습니다. 잔디 깎는 기계에 연료를 채울 때 , 가솔린은 연료통의 모양에 따라 형태가 바뀌지만 부피는 변하지 않습니다.

 
기체는 부피와 모양이 모두 일정하지 않다는 점에서 고체와 액체와는 다릅니다. 그렇지만 기체는 흐를 수 있기 때문에 여러 가지 점에서 고체나 액체와는 다릅니다. 그렇지만 기체는 흐를 수 있기 때문에 여러가지 점에서 액체와 비슷한 성질을 가지고 있습니다.

 
모든 물질은 원자나 분자의 집합으로 이루어져 있습니다. 고체에 있는 원자들은 주로 전기적인 힘에 의해서 고유한 위치를 유지하고 있으며, 각자의 평형 위치를 중심으로 진동하고 있습니다. 아주 낮은 온도에서는 진동이 미미하여 원자들이 고정되어 있다고 생각할 수 있습니다. 물질에 가해지는 에너지가 증가할 수록 진동의 진폭은 증가합니다. 진동하는 우너자는 이웃하는 원자와 용수철로 연결되어 평형 위치를 중심으로 속박되어 있다고 할 수 있습니다.


가상의 용수철로 연결된 원자를 나타내고 있습니다. 고체에 가해지는 외력이 용수철을 압축시키는 것으로 생각할 수 있습니다. 외력을 제거 하면 고체는 원래의 크기와 모양으로 되돌아가려고 합니다. 따라서 고체는 탄성을 갖고 있다고 말합니다.

 
고체는 결정과 비정질로 분류됩니다. 결정형 고체는 우너자들이 규칙적으로 배열되어 있는 것을 말합니다. 예를 들어, 염화나트륨 내에서 나트륨과 염소는 정육면체의 꼭짓점에 교대로 배열되어 있습니다. 유리와 같은 비정질 고체에서는 원자들이 무질서하게 놓여있습니다. 어느 물질에서든 액체 상태는 고체 상태보다 높은 온도에서 존재합니다.

 
액체 내의 분자 간의 힘은 분자 위치를 고정할 만큼 강하지 못합니다. 따라서 분자가 액체 내부를 무질서하게 돌아다닙니다. 고체와 액체는 압축하려 할 때, 이에 대항하여 내부 원자 사이에서 강한 척력이 작용하는 성질이 있습니다.

 
기체 상태에서는 분자들이 무질서하게 마구잡이 운동을 하며, 분자 사이의 힘은 작은 편 입니다. 기체 분자 사이의 거리는 평균적으로 분자의 크기에 비하여 매우 큽니다. 분자들은 서로 충돌하기는 하나, 대개의 경우 자유롭게 움직이고 서로 상호작용하지 않는 입자들처럼 운동합니다. 따라서 고체나 액체와는 달리 쉽게 압축됩니다.