Klasifikasi Materi - Padat, Cair, Gas, Plasma, & "Bose-Einstein Condensate"

Sumber Gambar : http://www.firsthdwallpapers.comuploads201306wallpaper811534.jpg

Materi adalah sesuatu yang dapat menempati ruang dan mempunyai massa. Materi dapat dikelompokkan berdasarkan wujudnya, sifat kemagnetannya, sifat daya hantar listriknya, sifat kimianya, sifat fisikanya, sifat intensifnya, sifat ekstensifnya, dan sifat perubahannya.

Berdasarkan wujudnya, materi dapat dikelompokkan menjadi padat, cair, dan gas. Contoh sederhana untuk memahami ketiga zat tersebut dapat kita lihat dari perubahan wujud air. Ketika temperaturnya rendah, maka energi kinetik dari molekul-molekul air kecil, sehingga tidak menimbulkan pergerakan berpindah tempat pada partikel-partikelnya. Dapat dikatakan partikel-partikel air tersebut hanya melakukan pergerakan secara vibrasi, tetapi tidak mampu melakukan pergerakan secara rotasi ataupun translasi. Dalam hal ini air berupa es dengan wujud padat.

Ketika es (air yang membeku) menyerap kalor/ panas, maka temperaturnya akan berubah, sehingga partikel-partikelnya secara otomatis mendapatkan energi, sehingga dapat melakukan “kerja”. Dalam hal tersebut, partikel-partikel mengalami kenaikan energi kinetik, sehingga mampu melakukan pergerakan secara rotasi. Dalam hal ini zat berupa air, berwujud cair.

Lalu, ketika air tersebut terus dipanaskan, maka pada titik tertentu (katakanlah pada suhu 100⁰C), air tersebut akan berubah wujud menjadi uap. Dalam hal ini zat berwujud gas.

Sumber Gambar : https://oumaabde.files.wordpress.com/2011/12/particlearrangementstates.jpg

Gambaran perbedaan antara zat padat, cair, dan gas adalah sebagai berikut :

Sumber : http://id.static.z-dn.net/files/dcb/f21cb1436f27cb30a18b5e0fdc5ef0c6.jpg

Sumber : https://sitajullanarzahra.files.wordpress.com/2013/04/tabel.jpg

Sumber : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEinN6mhBY9M9SprHvEMiYlUJJyv9HPQgCPZCJQI5mXqD9e_5Qk-ZcOjnleNvcSzh81jSTwzScdqN80rN_i30Eevl34AEbnNbBQTJbpNXLnrmR_O6xr_4kjMWyTMoZOylV9qRqAvseO9v4lV/s1600/zat2.jpg

Ya, itu adalah pengelompokan materi yang sering saya dan Saudara pelajari di bangku sekolah. Padat, cair, dan gas bisa disebut sebagai wujud zat pertama, kedua, dan ketiga zat. Namun, pada kenyataannya, masih ada wujud zat lain, yaitu plasma.

Plasma hanya dapat terbentuk ketika gas terionisasi secara sempurna (sehingga memiliki muatan listrik) dan biasanya memiliki temperatur yang tinggi. Dalam pembentukan plasma, terdapat eksitasi electron, sehingga ion-ion atom dan electron bebas bercampur. Interaksi ionik antar molekul-molekul bermuatan yang ada dalam plasma memberikan plasma sifat-sifat yang berbeda dari tiga wujud lain. Inilah yang menjadi alasan kenapa plasma disebut wujud zat keempat (the fourth state of matterial).

Karena partikel bermuatan positif dan negatif tidak saling menempel, plasma merupakan konduktor listrik yang baik. Seperti yang kita ketahui, udara adalah penghantar listrik yang buruk. Namun, dalam sambaran petir, atom di udara mendapatkan begitu banyak energi yang mereka tidak lagi dapat mempertahankan elektron mereka, dan menjadi plasma untuk waktu yang singkat. Maka arus listrik dapat mengalir melalui plasma, membuat petir.

Gambar Petir yang Terjadi ketika Letusan Gunung Berapi
Sumber : http://www.wallsave.com/wallpapers/1920x1080/thunderstorm/173571/thunderstorm-173571.jpg

Klik untuk melihat video : https://www.youtube.com/watch?v=aZTMmgycfKI

Sumber Gambar : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/Phase_change_-_en.svg/2000px-Phase_change_-_en.svg.png

Sumber Gambar : http://media-1.web.britannica.com/eb-media/65/63065-004-07B69F7B.jpg

Sumber Gambar : http://www.nasa.gov/sites/default/files/images/147515main_phases_large.jpg

Selain pada petir, plasma juga dapat ditemukan di dalam tabung televisi (bukan monitor datar seperti pada laptop) dan lampu neon. Menurut NASA, plasma terdapat pada debu-debu kosmik (debu kosmik adalah cikal-bakal bintang berwujud plasma). Materi penyusun angin surya (solar wind), inti Matahari, bahkan planet Jupiter sebagian besar juga berwujud plasma. Karena banyaknya plasma mengisi ruang di luar angkasa, plasma menjadi salah satu kunci untuk mempelajari Alam Semesta kita. Dalam fisika, pengkajian plasma secara khusus dilakukan oleh cabang ilmu yang disebut fisika plasma (plasma physics).

Quark-gluon plasma

Plasma quark-gluon adalah fase yang ditemukan pada 2 triliun Kelvin. Para ilmuwan percaya bahwa proton dan neutron dibentuk quark (yang "menempel" bersama dengan "gluon").

Berbagai macam zat tersebut dimanfanfaatkan pada alat musik. Gambarannya adalah sebagai berikut :

 

Sumber Gambar : http://wearcam.org/symphones/symphone.png

Apakah ada wujud zat kelima (the fifth state of material)?  

Menurut Heinrich Jaeger (University of Chicago), ada wujud zat kelima yang disebut dengan butiran (granular). Menurutnya, proses pembentukan butiran-butiran pasir terjadi karena ketidakstabilan gaya atomik yang menarik bijih-bijih pasir sehingga membentuk butiran.

Bose-Einstein Condensate - A new State of Matter???

 

Bose-Einstein kondensat dan kondensat fermion adalah fase materi yang berlaku untuk partikel yang disebut boson dan fermion. (Lebih dari satu boson bisa eksis di tempat yang sama pada waktu yang sama. Hanya satu fermion bisa eksis di tempat yang sama pada waktu yang sama). Bose-Einstein kondensat dan kondensat fermion terjadi pada suhu yang sangat rendah mendekati 0 Kelvin. Dalam keadaan mendekati 0 Kelvin, semua partikel mulai bertindak seperti satu keadaan kuantum yang besar (memiliki hambatan listrik mendekati nol, hampir tidak ada gesekan). Pada keadaan ini, zat memiliki sifat-sifat unik yang tidak dimiliki oleh wujud lainnya. Sebagian orang mengatakan bahwa kondensasi Bose-Einstein inilah yang merupakan wujud zat kelima.