Процесс нагревания вещества означает увеличение кинетической энергии его частиц. Рассмотрим к чему приведет процесс нагревания любого вещества до бесконечности если будет достаточно энергии для этой цели.
Небольшая передача теплоты
Если передавать небольшое количество теплоты, например, кристалликам воды — снежинкам, их кристаллическая структура разрушается, и из твердого состояния вещество переходит в жидкое. Расстояние между молекулами воды очень небольшое, такое же, каким оно было в кристалле. Они притягиваются друг к другу с достаточно большой силой, продолжают находиться рядом, и жидкость не расширяется.
Однако тепловое движение молекул обусловливает их взаимное движение. Они связаны не так неподвижно, как в кристалле.
Последующая передача теплоты
С последующим процессом нагревания скорость движения молекул воды повышается. Они довольно быстро преодолевают притяжение соседних в жидкости и покидают ее.
В результате испарения жидкость превращается в газ. Тепловое движение молекул целиком преобладает над силой притяжения. Молекулы газа движутся независимо от других, и их движение носит абсолютно хаотический характер. Поэтому газ имеет тенденцию расширяться. Молекулы сталкиваются друг с другом, при столкновении меняют направление движения и скорость.
Термическая диссоциация
Если мы продолжаем нагревать газ, молекулы сталкиваются с большей силой. При достаточно высокой температуре столкновения становятся настолько стремительными, что молекулы начинают в результате столкновений распадаться на отдельные атомы. Кинетическая энергия молекул больше энергии связи между их атомами. Этот распад их на атомы называется термической диссоциацией.
Термическая диссоциация — обратимое разложение любого вещества на более простые химические соединения
Образование плазмы
При дальнейшем продолжении процесса нагревания газа (до температуры в тысячи градусов) атомы движутся все быстрее и быстрее. Они сталкиваются друг с другом своими электронными оболочками.
При температуре свыше десяти тысяч градусов, а это выше чем температура поверхности Солнца эти соударения становятся все более резкими, так что при этом из них начинают вылетать электроны. В очень горячем газе движется много положительных ионов и свободных электронов.
Частично или полностью ионизированный газ называется плазмой.
Если греть плазму
Если продолжать процесс нагревания плазмы, то атомы окончательно распадаются на атомные ядра и свободные электроны. При температуре много миллиардов градусов в плазме происходят настолько сильные соударения, что ядра атомов распадаются на отдельные нуклоны (протоны и нейтроны).
Кинетическая энергия частиц при столь высоких температурах выше энергии связи нуклонов в ядре атома. Такое вещество называется нуклонным газом или нугазом. Он состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые стремительно движутся. Нугаз встречается в конечной стадии эволюции массивных звезд. Звезда коллапсирует под действием гравитации (гравитационный коллапс) и раскаляется до температур много миллиардов градусов.
С повышением температуры материя становится все более простой. И в конце концов, при очень высоких температурах она существует в простейшей форме, состоящей из свободных быстродвижущихся основных элементарных частиц.
Вещество если нагревать до бесконечности: твердое, жидкое, газ, термическая диссоциация, плазма, элементарные частицы.
Таким образом, если процесс нагревания вещества продолжать, то в любой материи будет отсутствовать какая-либо структура, нет ни ядер, ни атомов, ни молекул — только энергия элементарных частиц.
