Astronomide gaz ve toz arasındaki fark nedir?

Gaz ve toz arasında katı bir fark var mı? Dünyevi ortamda yeterince ısıtılırsa çoğu şey gaz haline gelir. Sıcaklık yıldızlararası ortamın daha çok 10 ila 10 000 Kelvin aralığında görünmektedir. Gaz / toz sıcak / soğuk için bir analog mu, yoksa söz konusu elemanın faz diyagramı da önemli mi? Metaller ve moleküller astronomik açıdan gaz olabilir mi?

— LocalFluff
kaynak

Yanıtlar:

Evet, metaller ve diğer elementler ve moleküller, doğru sıcaklık ve basınç koşulları altında gaz halinde bulunabilir. Bir "gaz", katı , sıvı veya gazda olduğu gibi (ve bu sorunun kapsamı dışındaki birkaç eyalette) maddenin temel durumlarından biridir . Ancak bir gaz olarak, bu maddeler tamamen tek tek atomlar, tek tek element molekülleri veya birden fazla atomun tek tek bileşik molekülleri (örn. Karbon dioksit) olarak bulunur.

Toz ise, yıldızlar ve galaksiler arasında değişen yoğunluklarda yüzen buz, silikatlar ve karbon bileşikleri gibi maddeler oluşturmak için moleküller arası bağların daha güçlü olduğu küçük parçacık maddelerden oluşur. Bu parçacıklar hala çok küçük olduğundan (tipik olarak bir mikronun bir kısmı), bir gaz gibi görünebilirler , ancak bu küçük, düzensiz şekilli nesneler hala tek tek katı veya sıvı halde bulunur.

— Robert Cartaino
kaynak

Ofmo kozmolojide her madde basitçe "toz" olarak adlandırılır ve hiç hareket etmeyeceği varsayılır. Yani astronomi altbölümüne bakılması gerekiyor.

— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape: Bu doğru değil. Kozmoloji bunu sadece "tozun" basınçsız mükemmel sıvı "anlamına geldiği genel görelilikten ödünç alır ve bu yüzden pratikte bu şekilde yeterince modellenebilecek olan herhangi bir stres-enerji dağılımı. Özellikle, büyük ölçekli evrenin bu şekilde ele alınabileceği dönem , Big Bang'den yaklaşık yıl sonra başladı ve yaklaşık yıl önce sona erdi .

50 k

$50\,\mathrm{k}$

4 G

$4\,\mathrm{G}$

— Stan Liou

@RobertCartaino "Toz, diğer taraftan, buz gibi maddeler oluşturmak için daha güçlü moleküller arası bağlara maruz kalan küçük parçacıklı maddelerden oluşuyor" ... Bu yeni bağlar daha zayıf olmaz, sadece daha düşük sıcaklıklarda kararlı olmaz mı?

— BMS

Astronomide, gaz ve toz arasındaki eşiğin resmi bir tanımı yoktur. Gaz monoatomik, diatomik veya moleküler olabilir (veya prensipte fotonlardan yapılabilir ). Moleküller çok büyük olabilir ve prensip olarak, toz partikülleri sadece çok büyük moleküllerdir. Çeşitli yazarlar arasında değişen çeşitli tanımları kullandığını gördüm için atom. $\sim100$ $\sim1000$

Bu, moleküller ve toz arasında belirgin bir fark olmadığı anlamına gelmez. Çok farklı özelliklere sahiptirler, ancak aralarındaki geçiş tam olarak iyi tanımlanmamıştır.

EKLENDİ 13.6.2018: Şu anda kozmik toz konulu bir konferansa katılıyorum ve 200 gökbilimci büyük moleküller ve küçük toz taneleri arasındaki eşik sorusuna cevap veremedi. Bununla birlikte, bir ayrım tanımlamanın bir yolu, ilişkili spektral çizgilere bakmaktır: Moleküller, daha geniş bir bölge üzerinde toz yayabilir / emebilir. Ancak belirli sayıda atom yoktur - örneğin, fulleren C ₅₄₀ çok büyük bir karbon molekülüdür, ancak 540 C atomlarını amorf karbona yeniden karıştırırsanız, bir toz tanesi olarak kabul edilir.

Gaz, moleküller ve toz sıcak veya soğuk olabilir, ancak çok ısınırsa çarpışmalarda daha büyük parçacıklar yok edilir. Bu nedenle, moleküler bir bulut tipik olarak çok soğuk ve hem gaz hem de tozdan sıcak yıldızların etrafındaki bölgelerinde toz, diğer tahıllarla çarpışmalar nedeniyle (tamamen olmamakla birlikte) eğilimi gösterir . iyonlarla çarpışma, süblimasyon veya buharlaşma, hatta ultraviyole radyasyon nedeniyle patlamalar (bkz. örneğin Greenberg 1976 ). $\mathrm{H\,II}$

Son sorunuzu cevaplamak için, toz parçacıkları için kullanılan "gaz" terimini duymadım, ancak metaller ve moleküller hem gaz olarak adlandırılabilir. Örneğin, gazı uzak galaksileri tespit etmek için rutin olarak kullanılır ve moleküler bulutlar ve gazı içerir. Yıldızlararası ortamda, metallerin yaklaşık 2 / 3'ü gaz fazındayken, 1 / 3'ü tozdadır. $^\dagger$ $\mathrm{Mg\,II}$ $\mathrm{H}_2$ $\mathrm{CO}$

$^{^\dagger}$ ^{Astronomik anlamda "Metaller", yani hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementler.}

— pela
kaynak

Şimdi bunu anlamak için amatörce girişimimi bulanıklaştırdın. Tek renkli toz mu? Gökbilimciler rasgele "toz" ve "gaz" dan bahsettiklerinde, sadece spektrogramlarındaki belirli dalga boylarından bahsediyorlar mı? Yoksa sadece neye benzediğini hissetmek için ellerini sallıyorlar mı? Buraya birkaç kez daha bacaklarımı çektin, @pela, daha fazla bacağım kalmadı. Bu astronomi, açıkçası bana bir şey söyleyebilirsin.

— LocalFluff

@LocalFluff:: D Hayır hayır, gaz monoatomik, diatomik, vb. Olabilir. Buna "toz" adını vermek için birçok atoma ihtiyacınız vardır , yani prensip moleküllerinde. Bu molekül kötü tanımlanmış bir eşiğin altındaysa, biz buna sadece molekül diyoruz. Çok büyükse, buna toz diyoruz. Moleküller ve toz arasındaki bir fark, saçılma özellikleridir. Oysa moleküller ışığı belirli enerji seviyelerine göre saçma eğilimindeyken, eğer çok büyük saçılma daha çok holdingin karakteristik büyüklüğüne bağlıdır. Ama hala keskin bir eşik yok.

— pela

İkinci cümleyi tekrar okuyun. Bence mantıklı, ama eğer değilse, bana bildirin ve düzenleyeceğim :)

— pela

Saçılma özellikleri mantıklıdır. Emilim çizgilerinin ayrılması zor olan gri bir "büyük serbest moleküller" bölgesi olduğunu duydum. Temel okulda ve günlük kimyada gaz ve toz oldukça farklıdır. Ama belki uzayda öyle değil mi?

— LocalFluff

Moleküller hakkında çok şey bilmiyorum, ama belki PAH'lardan bahsediyorsunuzdur . Gaz ve tozun pek de farklı olmadığını söyleyemem. Birçok yönden çok farklı özelliklere sahiptirler. Sadece aralarında katı bir sınır yoktur, bu nedenle kısa bir aralıkta farklı değildirler. Ama logaritmik ölçekte kimin umrunda? :)

— pela

Robert'ın, havadaki sigara dumanı gibi, yıldızlararası gazda asılı olduğu ve hem kinematik olarak (parçacık boyutuna bağlı olarak onunla birlikte sürüklendiği) hem de enerjiyle (değişimlerle) etkileştiği yıldızlararası toz parçacıklarının mükemmel cevabına ekleyebilirim. ısı, bu da gazın önemli ölçüde soğumasına neden olabilir). Toz partikülleri ayrıca (yıldız) radyasyon ile etkileşime girer ve yüksek enerjili radyasyon nedeniyle buharlaştırılabilir, ancak çevredeki gazdan yoğunlaşarak da büyüyebilir.

Tüm büyük katı astronomik nesneler (gezegenler, asteroitler vb, ancak yıldız kalıntıları değil) tozdan oluşmuştur, bu da yıldız gazındaki daha ağır elementlerden oluşmuştur.

Birçok astronomik amaç için, toz, özellikle Samanyolu'nun orta düzleminde yıldızları gizleyerek ışığı, özellikle daha kısa dalga uzunluklarını ( yıldızların ışığını kızarma ve koyulaştırma) engellediğinden can sıkıcıdır . Sonuç olarak, büyük astronomik ilgi alanı olan Galaktik merkez büyük ölçüde görünmezdir ve sadece görünür ışıktan başka dalga uzunlukları, özellikle toz emiliminden pek etkilenmeyen kızılötesi gözlemlenerek incelenebilir.

— Walter
kaynak