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Conceito de Estado Físico
O termo Estado Físico designa o estado de agregação em que se encontra uma substância e que pode ser sólido, líquido, gasoso ou plasma (este último mais distante da perceção quotidiana). O estado físico está diretamente relacionado com a velocidade do movimentos das partículas da substância e o arranjo dos seus átomos e moléculas (o designado estado cinético), a qual, por sua vez, depende da temperatura e da pressão a que se encontra. A temperatura e pressão a que cada substância passa de um estado físico para outro varia com essa mesma substância. Por exemplo, a uma pressão equivalente à da existente na Terra ao nível do mar, a água mantém-se no estado líquido a temperaturas entre os 0ºC e os 100ºC, passando ao estado sólido quando as temperaturas descem abaixo dos 0ºC e ao estado gasoso (por ebulição) quando sobem acima dos 100ºC. Já no caso do ferro, por exemplo, as temperaturas às quais muda de fase são muito superiores: 1538ºC para passar do estado sólido ao estado líquido e 2.862ºC para passar do estado líquido ao estado gasoso. No caso do oxigénio, por exemplo, é exatamente o contrário: na natureza encontra-se no estado gasoso, necessitando que a temperatura desça abaixo dos -182,95°C para passar ao estado líquido e abaixo dos -218,79ºC para passar ao estado sólido.
Características Microscópicas e Macroscópicas
Cada um dos estados da matéria apresenta características microscópicas e macroscópicas específicas, as quais se apresentam de forma sucinta no quadro seguinte:
| Sólido | Líquido | Gasoso | Plasma | |
| Características microscópicas | Predominam as forças de coesão e, por isso, as suas partículas encontram-se bastante próximas e organizadas. | As forças de atração são menos intensas, o que permite maior movimento das partículas e menor organização. | Predominam as forças de repulsão, pelo que as partículas possuem grande liberdade de movimento, distanciam-se umas das outras e ficam desorganizadas. | A matéria fica ionizada, isto é, os átomos dissociam-se dando origem a um plasma composto por partículas livres de núcleos atómicos e de eletrões |
| Características macroscópicas | Tem forma e volumes definidos, isto é, não variam nem sofrem compressão. | Possui volumes definidos mas forma variável, assumindo o formato do recipiente que o contém. Sofre pouca compressão. | Não tem forma nem volume definidos, assumindo o formato do recipiente e ocupando todo o espaço oferecido. Sofre compressão e expansão facilmente. | Não tem forma nem volume definidos; sob a influência de um campo magnético pode formar estruturas como filamentos, raios e camadas duplas. |
Transições de fase (ou Mudança de Estado)
A cada mudança de estado é dada uma designação, ocorrendo essa mudança de acordo com o designado diagrama de fases da substância. Apresenta-se de seguida cada uma dessas mudanças de fase:
- Fusão – mudança do estado sólido para o líquido. Existem dois tipos de fusão:
- Gelatinosa – a substância derrete toda por igual; por exemplo o plástico.
- Cristalina – a substância derrete de fora para dentro; por exemplo o gelo.
- Vaporização – mudança do estado líquido para o gasoso (inverso da condensação). Existem três tipos de vaporização:
- Evaporação – as moléculas da superfície do líquido tornam-se gás a qualquer temperatura; por exemplo a roupa molhada a secar.
- Ebulição – na presença de calor, o líquido entra em ebulição (ferve e fica borbulhando), e torna-se gás.
- Calefação – o líquido recebe uma grande quantidade de calor num período de tempo muito curto e torna-se gás rapidamente.
- Condensação (ou liquefação) – mudança do estado gasoso para o líquido (é o inverso da vaporização).
- Solidificação – mudança de estado líquido para o estado sólido (é o inverso da fusão).
- Sublimação – passagem direta do estado sólido para o gasoso.
- Ressublimação – passagem direta do estado gasoso para o sólido (inverso da sublimação).
- Ionização – mudança de estado gasoso para o estado plasma (inverso da desionização).
- Desionização – mudança de estado plasma para estado gasoso (inverso de Ionização).
Outros Estados Físicos da Matéria
Além dos três estados físicos da matéria mais conhecidos (sólido, líquido e gasoso), e do plasma (considerado como o 4º estado da matéria) e outros descobertos mais recentemente, entre os quais os Condensados de Bose-Einstein, os superfluídos, a matéria degenerada ou ainda outros estados que apenas existem em condições muito extremas tais como as que aconteceram durante o Big-Bang.
- Plasma: é o estado físico em que se encontra a maioria da matéria existente no Universo, sendo aquele em que se encontra a matéria superaquecida das estrelas. Neste estado, a matéria fica ionizada, isto é, os átomos dissociam-se dando origem a um plasma composto por partículas livres de núcleos atómicos e de eletrões.
- Condensados de Bose-Einstein: estado previsto por Albert Einstein e Satyendra Nath Bose, e que consiste numa coleção de milhares de partículas ultrafrias que ocupam um único estado quântico, isto é, todos os átomos se comportam como um único e gigantesco átomo.
- Superfluídos: estado físico assumido por algumas substâncias quando arrefecidas até temperaturas próximo do zero absoluto. Neste estado, as substâncias comportam-se como se não tivesse viscosidade e apresentando uma transmissão de calor extremamente elevada.
- Matéria Degenerada: é um estado da matéria em que se encontra a matéria em objetos extremamente densos, nomeadamente as anãs brancas e as estrelas de neutrões. Nas estrelas de neutrões, a pressão extrema leva a que os eletrões sejam fundidos com os núcleos atómicos, formando neutrões, um estado da matéria extremamente denso.
