สถานะของสสาร เรื่องของแข็ง ของเหลว และ ก๊าซ

สถานะของสสาร

1. ของแข็ง ของแข็งมีรูปร่างและปริมาตรไม่เปลี่ยนแปลง เพราะอนุภาคอยู่กันอย่างหนาแน่นมาก จึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก อนุภาคไม่เคลื่อนที่แต่มีการสั่น

2. ของเหลว ของเหลวมีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ แต่ปริมาตรไม่เปลี่ยนแปลง เพราะอนุภาคของของเหลวอยู่กันอย่างหลวม ๆ จึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง อนุภาคมีการสั่นและเคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่งไปทั่วของเหลว

3. แก๊ส เป็นสถานะที่สารนั้นฟุ้งกระจาย มีรูปร่างและปริมาตรเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่ใช้บรรจุ เพราะอนุภาคของแก๊สอยู่กันอย่างกระจัดกระจาย มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมากจนถือว่าไม่มีแรงยึดเหนี่ยว และเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างอิสระรวดเร็ว

ของแข็ง

จุดหลอมเหลว

จุดหลอมเหลว คือ ระดับอุณหูมิที่ทำให้สารที่มีสถานะเป็น ของแข็ง เกิดการแปรสภาพกลายเป็นสารชนิดใหม่ เนื่องจากได้รับพลังงานความร้อน เรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการหลอมเหลว

• จุดหลอมเหลวเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารที่มีสถานะเป็นของแข็งเท่านั้น และค่าจุดหลอมเหลวขึ้นกับชนิดของสารเป็นหลัก
• สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการหลอมเหลว อาจเป็นได้ทั้งของแข็งชนิดอื่น ของเหลว หรือก๊าซก็ได้
• ของแข็งบางชนิดเมื่อเกิดกระบวนการหลอมเหลว จะเกิดสารชนิดใหม่ขึ้นมา 2 ชนิด เช่น เทอร์เมียม อินซูเลชัน
• ไม่สามารถทำให้ของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวเท่ากับ 9726.85 °C เกิดกระบวนการหลอมเหลว เนื่องจากเป็นระดับอุณหภูมิสูงสุดในเกม เช่น นิวโตรเนียม

ของแข็งที่เกิดจากการหลอมเหลว

เมื่อเกิดกระบวนการหลอมเหลวแล้วได้ของแข็งชนิดใหม่ (เดิมเป็นของแข็งแล้วแปรสภาพเป็นของแข็งชนิดใหม่) ของแข็งที่เกิดขึ้นใหม่จะอยู่ในรูปแบบพื้นตามธรรมชาติเสมอ ไม่ขึ้นกับมวลของแข็งเดิมก่อนเกิดกระบวนการหลอมละลาย

ตัวอย่างเช่น สาหร่าย หรือ สไลม์ ที่ทำให้ร้อนจะได้ ดิน ในรูปแบบพื้นตามธรรมชาติเสมอ

ของเหลว

จุดเดือด

จุดเดือด คือ ระดับอุณหูมิที่ทำให้สารที่มีสถานะเป็น ของเหลว เกิดการแปรสภาพกลายเป็นสารชนิดใหม่ เนื่องจากได้รับพลังงานความร้อน เรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการกลายเป็นไอ

• จุดเดือดเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารที่มีสถานะเป็นของเหลวเท่านั้น และค่าจุดเดือดขึ้นกับชนิดของสารเป็นหลัก
• สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการกลายเป็นไอ อาจเป็นได้ทั้งของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้
• ของเหลวบางชนิดเมื่อเกิดกระบวนการกลายเป็นไอ จะเกิดสารชนิดใหม่ขึ้นมา 2 ชนิด เช่น น้ำเน่า น้ำเกลือ

จุดเยือกแข็ง

จุดเยือกแข็ง คือ ระดับอุณหูมิที่ทำให้สารที่มีสถานะเป็น ของเหลว เกิดการแปรสภาพกลายเป็นสารชนิดใหม่ เนื่องจากสูญเสียพลังงานความร้อน เรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการแข็งตัว

• จุดเยือกแข็งเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารที่มีสถานะเป็นของเหลวเท่านั้น และค่าจุดเยือกแข็งขึ้นกับชนิดของสารเป็นหลัก
• สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการแข็งตัว อาจเป็นได้ทั้งของแข็งหรือของเหลวชนิดอื่นก็ได้
• ของเหลวบางชนิดเมื่อเกิดกระบวนการแข็งตัว จะเกิดสารชนิดใหม่ขึ้นมา 2 ชนิด เช่น น้ำเกลือ
• ไม่สามารถทำให้ของเหลวที่มีจุดเยือกแข็งเท่ากับ -273.15 °C เกิดกระบวนการแข็งตัว เนื่องจากเป็นระดับอุณหภูมิต่ำสุดในเกม

ของแข็งที่เกิดจากการแข็งตัว

สำหรับกระบวนการแข็งตัวเป็นของแข็ง (เดิมเป็นของเหลวแล้วแปรสภาพกลายเป็นของแข็ง) ของแข็งที่เกิดขึ้นใหม่อาจเป็นได้ทั้งรูปแบบพื้นตามธรรมชาติและเศษวัสดุ ขึ้นกับ มวลของเหลวเดิมในแต่ละช่องก่อนเกิดกระบวนการแข็งตัว ดังนี้

• หากมวลของเหลวต่อช่อง มีค่ามากกว่า 80% ของ มวลสูงสุด (Max Mass) ของของเหลวชนิดนั้น จะได้ของแข็งในรูปแบบพื้นตามธรรมชาติ
• หากมวลของเหลวต่อช่อง มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 80% จะได้ของแข็งในรูปเศษวัสดุ

ตัวอย่างเช่น น้ำใส มีมวลสูงสุด = 1000 กิโลกรัม (เมื่อช่องใดก็ตามมีมวลของ น้ำใส สูงกว่าหรือเท่ากับค่านี้จะถือว่ามีของเหลวเต็มช่อง) หากเกิดกระบวนการแข็งตัว จะได้ของแข็งดังนี้

• กรณีที่ น้ำใส ในช่องนั้น มีมวลมากกว่า 800 กิโลกรัม (80% ของมวลสูงสุดของ น้ำใส ) จะได้ น้ำแข็ง ในรูปพื้นตามธรรมชาติ
• กรณีที่ น้ำใส ในช่องนั้น มีมวลน้อยกว่าหรือเท่ากับ 800 กิโลกรัม จะได้ น้ำแข็ง ในรูปเศษวัสดุ

ก๊าซ

จุดควบแน่น

จุดควบแน่น คือ ระดับอุณหูมิที่ทำให้สารที่มีสถานะเป็น ก๊าซ เกิดการแปรสภาพกลายเป็นสารชนิดใหม่ เนื่องจากสูญเสียพลังงานความร้อน เรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการควบแน่น

• จุดควบแน่นเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสารที่มีสถานะเป็นก๊าซเท่านั้น และค่าจุดควบแน่นขึ้นกับชนิดของสารเป็นหลัก
• สารใหม่ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการควบแน่น อาจเป็นได้ทั้งของแข็งหรือของเหลวก็ได้
• ก๊าซบางชนิดเมื่อเกิดกระบวนการควบแน่น จะเกิดสารชนิดใหม่ขึ้นมา 2 ชนิด เช่น ก๊าซเปรี้ยว

เงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะ

เพื่อป้องกันไม่ให้สารเกิดการแปรสภาพกลับไปกลับมา เมื่ออุณหภูมิในสภาพแวดล้อมหรือสิ่งรอบข้างมีค่าใกล้จุดที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะ จึงมีเงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะ ^{[โน้ต 1]} ดังนี้

ประเภทการดูดความร้อน (เพิ่มอุณหภูมิ) 

สถานะเดิม	สภาพ	อุณหภูมิของสารเดิม ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะ	อุณหภูมิของ สารที่เกิดขึ้นใหม่
ของแข็ง	พื้นตามธรรมชาติ	อุณหภูมิปัจจุบัน > (จุดหลอมเหลว +3 °C)	จุดหลอมเหลวของสารเดิม +1.5 °C
	เศษวัสดุ/ในสายพาน	อุณหภูมิปัจจุบัน > จุดหลอมเหลว	อุณหภูมิปัจจุบันของสารเดิม
ของเหลว	ในสภาพแวดล้อม/ในท่อ	อุณหภูมิปัจจุบัน > (จุดเดือด +3 °C)	จุดเดือดของสารเดิม +1.5 °C
	บรรจุในขวด	อุณหภูมิปัจจุบัน > จุดเดือด	อุณหภูมิปัจจุบันของสารเดิม

ประเภทการคายความร้อน (ลดอุณหภูมิ) 

สถานะเดิม	สภาพ	อุณหภูมิของสารเดิม ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะ	อุณหภูมิของ สารที่เกิดขึ้นใหม่
ของเหลว	ในสภาพแวดล้อม/ในท่อ	อุณหภูมิปัจจุบัน < (จุดเยือกแข็ง -3 °C)	จุดเยือกแข็งของสารเดิม -1.5 °C
	บรรจุในขวด	อุณหภูมิปัจจุบัน < จุดเยือกแข็ง	อุณหภูมิปัจจุบันของสารเดิม
ก๊าซ	ในสภาพแวดล้อม/ในท่อ	อุณหภูมิปัจจุบัน < (จุดควบแน่น -3 °C)	จุดควบแน่นของสารเดิม -1.5 °C
	บรรจุในกระป๋อง	อุณหภูมิปัจจุบัน < จุดควบแน่น	อุณหภูมิปัจจุบันของสารเดิม

ตัวอย่างเช่น

• น้ำแข็ง มีจุดหลอมเหลว คือ -0.65 °C เมื่อต้องการทำให้ น้ำแข็ง ในรูปแบบพื้นตามธรรมชาติเกิดการหลอมละลาย ต้องทำให้ร้อนขึ้นจนมีอุณหภูมิเกิน -0.65 + 3 = 2.35 °C จึงจะกลายเป็น น้ำใส ที่มีอุณหภูมิประมาณ -0.65 + 1.5 = 0.85 °C
• สาหร่าย มีจุดหลอมเหลว คือ 125 °C เมื่อต้องการทำให้ สาหร่าย ในสายพานเกิดการหลอมละลาย ต้องทำให้ร้อนขึ้นจนมีอุณหภูมิเกิน 125 °C เช่น 126 °C จะกลายเป็น ดิน ที่มีอุณหภูมิ 126 °C

ข้อยกเว้น

สสารไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะ แม้ว่าจะมีอุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลว จุดเดือด จุดเยือกแข็ง หรือ จุดควบแน่น เมื่ออยู่ในสถานการณ์ดังต่อไปนี้

• เมื่อก๊าซอยู่ใน ท่อก๊าซ และ มวลก๊าซในท่อแต่ละช่อง มีค่าไม่เกิน 100 กรัม
• เมื่อของเหลวอยู่ใน ท่อน้ำ และ มวลของเหลวในท่อแต่ละช่อง มีค่าไม่เกิน 1 กิโลกรัม

เรื่องอื่น

• กระบวนการเปลี่ยนสถานะในเกมเป็นเพียงการวัดระดับอุณหภูมิปัจจุบันของสาร เทียบกับ จุดหลอมเหลว จุดเดือด จุดเยือกแข็ง หรือ จุดควบแน่น เท่านั้นว่าควรเปลี่ยนชนิดปัจจุบันของสารเดิมเป็นสารใหม่ชนิดใด ในปริมาณมวลเท่าใด ไม่มีการพิจารณาเรื่องความร้อนแฝงที่เกิดขึ้นในกระบวนการเปลี่ยนสถานะแบบในชีวิตจริง
• ข้อยกเว้นของการเปลี่ยนสถานะในท่อเป็นการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาเรื่องสารปริมาณเล็กน้อยในท่อมักมีระดับอุณหภูมิแกว่งขึ้นลงได้ง่ายมากจนทำให้ผู้เล่นประสบปัญหาท่อแตกโดยไม่สามารถป้องกันได้ โดยเฉพาะจังหวะที่สิ่งปลูกสร้างกำลังเริ่มส่งสารเข้าระบบท่อ เช่น ปั๊มก๊าซ เครื่องหลอมแก้ว