Всяко вещество се състои от молекули и неговите физични свойства зависят от това как са подредени молекулите и как взаимодействат помежду си. V обикновен животнаблюдаваме три агрегатни състояния на материята – твърдо, течно и газообразно.

Например водата може да бъде в твърдо (лед), течно (вода) и газообразно (пара).

Газсе разширява, докато запълни целия обем, разпределен за него. Ако смятаме, че газът е включен молекулярно ниво, ще видим молекули да се мятат и сблъскват произволно една с друга и със стените на съда, които обаче практически не взаимодействат помежду си. Ако обемът на съда се увеличи или намали, молекулите ще бъдат равномерно преразпределени в новия обем.

За разлика от газ при дадена температура, той заема фиксиран обем, но също така приема формата на съд, който трябва да бъде напълнен - ​​но само под нивото на повърхността му. На молекулярно ниво течността най-лесно се представя под формата на сферични молекули, които, въпреки че са в близък контакт една с друга, имат свободата да се търкалят една спрямо друга, като кръгли мъниста в буркан. Изсипете течност в съда - и молекулите бързо ще се разпространят и ще запълнят долната част на обема на съда, в резултат на това течността ще приеме формата си, но няма да се разпространи до пълния обем на съда.

Солиденима собствена форма, не се разпространява в обема на контейнераи не приема формата си. На микроскопично ниво атомите се прикрепят един към друг. химически връзки, а позицията им една спрямо друга е фиксирана. В същото време те могат да образуват както твърди подредени структури - кристални решетки - така и неуредена купчина - аморфни тела (точно това е структурата на полимерите, които изглеждат като заплетени и слепени тестени изделия в купа).

По-горе бяха описани три класически състояния на агрегация. Има обаче и четвърто състояние, което физиците са склонни да приписват на броя на агрегатите. Това е плазмено състояние. Плазмата се характеризира с частично или пълно отстраняване на електрони от техните атомни орбити, докато самите свободни електрони остават вътре в веществото.

Можем да наблюдаваме промяната в агрегатните състояния на материята със собствените си очи в природата. Водата от повърхността на резервоарите се изпарява и се образуват облаци. По този начин течността се превръща в газ. През зимата водата в резервоарите замръзва, превръщайки се в твърдо състояние, а през пролетта отново се топи, превръщайки се обратно в течност. Какво се случва с молекулите на веществото, когато то преминава от едно състояние в друго? Сменят ли се? Например, различни ли са ледените молекули от молекулите на парите? Отговорът е недвусмислен: не. Молекулите остават абсолютно същите. Тяхната кинетична енергия се променя и съответно свойствата на веществото.

Енергията на парните молекули е достатъчно голяма, за да се разпръсне в различни посоки и при охлаждане парата кондензира в течност и молекулите все още имат достатъчно енергия за почти свободно движение, но не достатъчно, за да се откъснат от привличането на други молекули и отлетя. При допълнително охлаждане водата замръзва, превръщайки се в твърдо вещество, а енергията на молекулите вече не е достатъчна дори за свободно движение вътре в тялото. Те вибрират около едно място, задържани от силите на привличане на други молекули.

Основното общо образование

Линия UMK A.V. Peryshkin. физика (7-9)

Въведение: агрегатно състояние на материята

Състояние на агрегиране - състояние на вещество, което има определени свойства: способността да поддържат форма и обем, да имат далеч или близък ред и други. Когато се промени агрегатно състояние на материятаима промяна физични свойства, както и плътност, ентропия и свободна енергия.

Как и защо се случват тези невероятни трансформации? За да разберете това, запомнете това всичко наоколо се състои от... Атомите и молекулите на различни вещества взаимодействат помежду си и връзката между тях определя какво е агрегатното състояние на веществото.

Има четири вида агрегатни вещества:

газообразен

Изглежда, че химията ни разкрива своите тайни в тези невероятни трансформации. Въпреки това не е така. Преходът от едно агрегатно състояние в друго, както и дифузията, се отнасят за физически явления, тъй като при тези трансформации няма изменения в молекулите на веществото и техният химичен състав се запазва.

Газообразно състояние

На молекулярно ниво газът е хаотично движещи се молекули, които се сблъскват със стените на съда и една с друга, които практически не взаимодействат помежду си. Тъй като молекулите на газа не са свързани помежду си, газът запълва целия предоставен му обем, взаимодействайки и променяйки посоката само когато се удари една в друга.

За съжаление е невъзможно да се видят газови молекули с просто око и дори с помощта на светлинен микроскоп. Газът обаче може да се докосне. Разбира се, ако просто се опитате да хванете газови молекули, летящи наоколо в дланта на ръката ви, тогава няма да успеете. Но със сигурност всеки видя (или го направи сам) как някой напомпа гумата на кола или велосипед и от мека и набръчкана тя става напомпана и еластична. А привидната "безтегловност" на газовете ще опровергае експеримента, описан на страница 39 от учебника "Химия 7 клас" под редакцията на О.С. Габриелян.

Това се случва, защото затвореният ограничен обем на гумата получава голям броймолекули, които се стесняват и започват да се удрят по-често една в друга и стените на гумата и в резултат на това общото въздействие на милиони молекули върху стените се възприема от нас като налягане.

Но ако газът заема целия обем, предоставен му, защо тогава не лети в космоса и не се разпространява из цялата вселена, запълвайки междузвездното пространство?Това означава ли, че нещо все още задържа и ограничава газове от атмосферата на планетата?

Съвсем правилно. И този - земно притегляне... За да се откъснат от планетата и да отлетят, молекулите трябва да развият скорост, надвишаваща "скоростта на бягство" или втората космическа скорост, а по-голямата част от молекулите се движат много по-бавно.

Тогава възниква следният въпрос: защо молекулите на газа не падат на земята, а продължават да летят?Оказва се, че благодарение на слънчевата енергия, въздушните молекули имат солиден резерв от кинетична енергия, което им позволява да се движат срещу силите на гравитацията.

Сборникът съдържа въпроси и задачи с различна насоченост: изчислени, качествени и графични; технически, практически и исторически. Задачите са разпределени по теми в съответствие със структурата на учебника „Физика. 9 клас "автори A. V. Peryshkin, E. M. Gutnik и ви позволяват да приложите изискванията, посочени от Федералните държавни образователни стандарти за лични резултатиизучаване на.

Течно състояние

С увеличаване на налягането и / или понижаване на температурата, газовете могат да бъдат превърнати в течно състояние. В зората на деветнадесети век английски физики химикът Майкъл Фарадей успява да ликвидира хлора и въглероден двуокискомпресирането им при много ниски температури. Някои от газовете обаче не се поддадоха на учените по това време и, както се оказа, това не беше липса на налягане, а невъзможност да се намали температурата до необходимия минимум.

Течността, за разлика от газа, заема определен обем, но също така приема формата на контейнер, който трябва да се напълни под нивото на повърхността. Течността може да се визуализира като кръгли мъниста или зърнени храни в буркан. Течните молекули са в тясно взаимодействие една с друга, но се движат свободно една спрямо друга.

Ако капка вода остане на повърхността, след известно време тя ще изчезне. Но ние помним, че благодарение на закона за запазване на масата-енергия нищо не изчезва и не изчезва безследно. Течността ще се изпари, т.е. ще промени агрегатното си състояние на газообразно.

Изпаряване - това е процес на трансформация на агрегатното състояние на вещество, при което молекули, чиято кинетична енергия надвишава потенциалната енергия на междумолекулното взаимодействие, се издигат от повърхността на течност или твърдо вещество.

Изпарението от повърхността на твърдите тела се нарича сублимацияили сублимация... Повечето по прост начинНаблюдавайте сублимацията е използването на нафталин за борба с молците. Ако усетите миризма на течност или твърдо вещество, тогава се случва изпаряване. В крайна сметка носът просто улавя ароматните молекули на веществото.

Течностите заобикалят човек навсякъде. Свойствата на течностите също са познати на всички - те са вискозитет, течливост. Когато говорят за формата на течност, мнозина казват, че течността няма конкретна форма. Но това се случва само на Земята. Благодарение на силата на гравитацията капка вода се деформира.

Мнозина обаче са виждали как астронавтите улавят водни топки с различни размери при нулева гравитация. При липса на гравитация течността приема формата на топка. А силата на повърхностно напрежение осигурява на течността сферична форма. Мехурчетата са чудесен начин да опознаете силите на повърхностното напрежение на Земята.

Друго свойство на течността е вискозитетът. Вискозитетът зависи от налягането, химичния състав и температурата. Повечето течности се подчиняват на закона за вискозитета на Нютон, открит през 19 век. Съществуват обаче редица течности с висок вискозитет, които при определени условия започват да се държат като твърди тела и не се подчиняват на закона за вискозитета на Нютон. Такива разтвори се наричат ​​ненютонови течности. Най-простият пример за ненютонова течност е суспензия на нишесте във вода. Ако действате върху ненютонов флуид чрез механични сили, флуидът ще започне да придобива свойствата на твърди тела и ще се държи като твърдо вещество.

В твърдо състояние

Ако в течност, за разлика от газ, молекулите вече не се движат хаотично, а около определени центрове, тогава в твърдо агрегатно състояние на материятаатомите и молекулите имат ясна структура и изглеждат като построените войници на парада. И благодарение на кристалната решетка твърди веществазаемат определен обем и имат постоянна форма.

При определени условия веществата в агрегатно състояние на течност могат да се превърнат в твърдо вещество, а твърдите тела, напротив, се стопяват и се превръщат в течност при нагряване.

Това се случва, защото при нагряване вътрешната енергия се увеличава, съответно молекулите започват да се движат по-бързо, а когато се достигне температурата на топене, кристалната решетка започва да се срива и състоянието на агрегация на веществото се променя. Повечето кристални телаобемът се увеличава по време на топенето, но има изключения, например лед, чугун.

В зависимост от вида на частиците, които образуват кристалната решетка на твърдо вещество, се разграничава следната структура:

молекулярно,

метални.

Някои вещества промяна на агрегатното състояниесе случва лесно, както например близо до вода; други вещества изискват специални условия (налягане, температура). Но в съвременна физикаучените разграничават друго независимо състояние на материята - плазмата.

плазма - йонизиран газ с еднаква плътност на положителни и отрицателни заряди... В живата природа плазмата е на слънце или по време на светкавица. Северно сияниеи дори познатият огън, който ни топли с топлината си по време на излети сред природата, също се отнася до плазмата.

Изкуствено създадената плазма добавя яркост към всеки град. Неоновите табели са просто нискотемпературна плазма в стъклени тръби. Флуоресцентните лампи, с които сме свикнали, също са пълни с плазма.

Плазмата се дели на нискотемпературна - със степен на йонизация около 1% и температура до 100 хиляди градуса, и високотемпературна - йонизация около 100% и температура от 100 милиона градуса (това е състоянието на плазмата в звезди).

Нискотемпературната плазма в познатите ни флуоресцентни лампи се използва широко в ежедневието.

Високотемпературната плазма се използва в реакциите на термоядрен синтез и учените не губят надежда да я използват като заместител на атомната енергия, но контролът в тези реакции е много труден. И неконтролираната термоядрена реакция се утвърди като оръжие с колосална мощ, когато СССР изпробва термоядрена бомба на 12 август 1953 г.

Купува

За да проверите усвояването на материала, предлагаме малък тест.

1. Какво не се отнася за агрегатните състояния:

течност

светлина +

2. Вискозитетът на нютоновите течности зависи от:

Законът на Бойл-Мариот

Законът на Архимед

Законът на Нютон за вискозитета +

3. Защо земната атмосфера не излита в космоса:

тъй като газовите молекули не могат да развият втората космическа скорост

тъй като молекулите на газа се влияят от гравитацията +

и двата отговора са верни

4. Какво не се отнася за аморфни вещества:

• уплътнителен восък

• желязо +

5.При охлаждане обемът се увеличава в:

• лед +

За да разберете какво е агрегатното състояние на дадено вещество, спомнете си или си представете себе си през лятото близо до река със сладолед в ръцете си. Страхотна снимка, нали?

Така че в тази идилия, освен да получавате удоволствие, можете да извършвате и физическо наблюдение. Обърнете внимание на водата. В реката е течен, в състава на сладолед под формата на лед е твърд, а в небето под формата на облаци е газообразен. Тоест, той е едновременно в три различни състояния. Във физиката това се нарича състояние на агрегация на материята. Има три агрегатни състояния - твърдо, течно и газообразно.

Промяна в агрегатните състояния на материята

Можем да наблюдаваме промяната в агрегатните състояния на материята със собствените си очи в природата. Водата от повърхността на резервоарите се изпарява и се образуват облаци. По този начин течността се превръща в газ. През зимата водата в резервоарите замръзва, превръщайки се в твърдо състояние, а през пролетта отново се топи, превръщайки се обратно в течност. Какво се случва с молекулите на веществото, когато то преминава от едно състояние в друго? Сменят ли се? Например, различни ли са ледените молекули от молекулите на парите? Отговорът е недвусмислен: не. Молекулите остават абсолютно същите. Тяхната кинетична енергия се променя и съответно свойствата на веществото.Енергията на парните молекули е достатъчно голяма, за да се разпръсне в различни посоки и когато се охлади, парата кондензира в течност и молекулите все още имат достатъчно енергия за почти свободно движение, но не достатъчно, за да се откъснат от привличането на други молекули и отлетя. При допълнително охлаждане водата замръзва, превръщайки се в твърдо вещество, а енергията на молекулите вече не е достатъчна дори за свободно движение вътре в тялото. Те вибрират около едно място, задържани от силите на привличане на други молекули.

Естеството на движението и състоянието на молекулите в различни агрегатни състояния може да бъде отразено в следната таблица:

Процеси, в които има промяна в агрегатното състояние на веществата, общо шест.

Преходът на вещество от твърдо състояние в течно се нарича топене, обратният процес е кристализация... Когато веществото преминава от течност в газ, то се нарича изпаряване, от газ в течност - кондензация... Преходът от твърдо състояние директно към газ, заобикаляйки течно състояние, се нарича сублимация, обратният процес е десублимация.

• 1. Топене
• 2. Кристализация
• 3. Генериране на пара
• 4. Кондензация
• 5. Сублимация
• 6. Десублимация

Примери за всички тези преходивиждали сме повече от веднъж в живота си. Ледът се топи, за да образува вода, водата се изпарява, за да образува пара. V обратна странапарата, кондензирайки, се връща обратно във водата и водата, замръзвайки, се превръща в лед. И ако смятате, че не познавате процесите на сублимация и десублимация, тогава не бързайте със заключенията. Миризмата на всяко твърдо тяло не е нищо повече от сублимация. Някои от молекулите се изхвърлят от тялото, образувайки газ, който можем да помиришем. И пример за обратния процес са шарките върху стъклото през зимата, когато парата във въздуха, замръзвайки, се утаява върху стъклото и образува причудливи шарки.

Определение 1

Агрегатни състояния на материята(от лат. “aggrego” означава “прикрепвам”, “свързвам”) - това са състояния на едно и също вещество в твърда, течна и газообразна форма.

При прехода от едно състояние в друго се наблюдава скокообразна промяна в енергията, ентропията, плътността и други свойства на материята.

Твърди и течни тела

Твърди тела- това са тела, които се отличават с постоянството на формата и обема си.

В твърдите тела междумолекулните разстояния са малки и потенциалната енергия на молекулите може да се сравни с кинетичната енергия.

Твърдите вещества са разделени на 2 вида:

1. Кристален;
2. Аморфен.

Само кристалните тела са в състояние на термодинамично равновесие. Аморфните тела всъщност са метастабилни състояния, които са подобни по структура на неравновесните, бавно кристализиращи течности. В аморфно тяло протича твърде бавен процес на кристализация, процес на постепенно преобразуване на веществото в кристална фаза. Разликата между кристал и аморфно твърдо вещество е преди всичко в анизотропията на неговите свойства. Свойствата на кристалното тяло се определят в зависимост от посоката в пространството. Различни процеси(например топлопроводимост, електрическа проводимост, светлина, звук) се разпространяват в различни посоки на твърдо тяло по различни начини. Но аморфните тела (например стъкло, смоли, пластмаси) са изотропни, като течности. Разликата между аморфните тела и течностите се състои само във факта, че последните са течни, в тях не се появяват статични деформации на срязване.

Кристалните тела имат правилните молекулярна структура... Поради правилната структура кристалът има анизотропни свойства. Правилното подреждане на кристалните атоми създава така наречената кристална решетка. В различни посоки подреждането на атомите в решетката е различно, което води до анизотропия. Атомите (йони или цели молекули) в кристалната решетка извършват произволно вибрационно движение близо до средните позиции, които се считат за възли на кристалната решетка. Колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е енергията на вибрациите, а оттам и средната амплитуда на вибрациите. Размерът на кристала се определя в зависимост от амплитудата на вибрациите. Увеличаването на амплитудата на вибрациите води до увеличаване на размера на тялото. Това обяснява термичното разширение на твърдите тела.

Определение 3

Течни тела- това са тела, които имат определен обем, но нямат еластична форма.

За веществото в течно състояниеХарактерни са силното междумолекулно взаимодействие и ниската свиваемост. Течността заема междинно положение между твърдо вещество и газ. Течностите, подобно на газовете, имат изотопни свойства. Освен това течността има свойството на течливост. В него, както и в газовете, няма тангенциално напрежение (напрежение на срязване) на телата. Течностите са тежки, тоест тяхното специфично тегло може да се сравни със специфичното тегло на твърдите вещества. Близо до температури на кристализация, техният топлинен капацитет и други топлинни свойства са близки до съответните свойства на твърдите вещества. В течностите правилното подреждане на атомите се наблюдава до определена степен, но само в малки области. Тук атомите също осцилират около възлите на квазикристалната клетка, но за разлика от атомите на твърдо вещество, те периодично прескачат от едно място на друго. В резултат на това движението на атомите ще бъде много сложно: вибрационно, но в същото време центърът на вибрациите се движи в пространството.

Газ- това е състояние на материята, при което разстоянията между молекулите са огромни.

Силите на взаимодействие между молекулите при ниско налягане могат да бъдат пренебрегнати. Газовите частици запълват целия обем, който е предвиден за газа. Газовете се считат за силно прегрети или ненаситени пари. Специален вид газ е плазмата (частично или напълно йонизиран газ, в който плътностите на положителните и отрицателните заряди са почти еднакви). Тоест плазмата е газ от заредени частици, които взаимодействат помежду си с помощта на електрически сили на голямо разстояние, но нямат близко и далечно местоположение на частиците.

Както знаете, веществата са способни да преминават от едно агрегатно състояние в друго.

Определение 5

ИзпаряванеТова е процес на промяна на агрегатното състояние на вещество, при което молекули излитат от повърхността на течно или твърдо тяло, чиято кинетична енергия трансформира потенциалната енергия на взаимодействието на молекулите.

Изпаряването е фазов преход. При изпаряване част от течността или твърдото вещество се превръща в пара.

Определение 6

Вещество в газообразно състояние, което е в динамично равновесие с течност, се нарича наситено ферибот... В този случай промяната във вътрешната енергия на тялото е равна на:

∆ U = ± m r (1),

където m е телесното тегло, r е специфичната топлина на изпаряване (D l / k g).

Определение 7

Кондензацияе обратният процес на изпаряване.

Изменението на вътрешната енергия се изчислява по формулата (1).

Определение 8

ТопенеТова е процес на преобразуване на вещество от твърдо състояние в течно състояние, процес на промяна на агрегатното състояние на веществото.

Когато веществото се нагрява, вътрешната му енергия нараства, следователно скоростта на топлинно движение на молекулите се увеличава. Когато веществото достигне точката си на топене, кристалната решетка на твърдото вещество се разрушава. Връзките между частиците също се разрушават и енергията на взаимодействието между частиците се увеличава. Топлината, която се предава на тялото, се използва за увеличаване на вътрешната енергия на даденото тяло, а част от енергията се изразходва за извършване на работа по промяна на обема на тялото, когато се топи. В много кристални тела обемът се увеличава по време на топенето, но има изключения (например лед, чугун). Аморфните тела нямат специфична точка на топене. Топенето е фазов преход, характеризиращ се с рязка промяна в топлинния капацитет при температурата на топене. Точката на топене зависи от веществото и остава непроменена по време на процеса. Тогава промяната във вътрешната енергия на тялото е равна на:

∆ U = ± m λ (2),

където λ е специфичната топлина на топене (D течност / kg g).

Определение 9

Кристализацияе обратният процес на топене.

Изменението на вътрешната енергия се изчислява по формулата (2).

Промяната във вътрешната енергия на всяко тяло на системата по време на нагряване или охлаждане се изчислява по формулата:

∆ U = m c ∆ T (3),

където c е специфичният топлинен капацитет на веществото, D l k g K, △ T е промяната в телесната температура.

Определение 10

Когато се разглеждат трансформациите на вещества от едно агрегатно състояние в друго, не може без т.нар. уравнения на топлинния баланс: общото количество топлина, отделена в топлоизолирана система, е равно на количеството топлина (общо), което се абсорбира в тази система.

Q 1 + Q 2 + Q 3 +. ... ... + Q n = Q "1 + Q" 2 + Q "3 +... + Q" k.

Всъщност уравнението на топлинния баланс е законът за запазване на енергията за процесите на пренос на топлина в топлоизолирани системи.

Пример 1

Изолираният съд съдържа вода и лед с температура t i = 0 ° C. Масата на водата m υ и леда m i са съответно равни на 0,5 kg и 60 g. Водна пара с маса m p = 10 g се впръсква във водата при температура t p = 100 °C. Каква ще бъде температурата на водата в съда след установяване на топлинно равновесие? В този случай топлинният капацитет на съда не е необходимо да се взема предвид.

Снимка 1

Решение

Нека определим какви процеси се извършват в системата, какви агрегатни състояния на материята сме наблюдавали и какво сме получили.

Водната пара кондензира, отделяйки топлина.

Топлинната енергия се използва за топене на леда и евентуално за загряване на наличната и получена от леда вода.

Първо, нека проверим колко топлина се отделя по време на кондензацията на съществуващата маса пара:

Q p = - r m p; Q p = 2, 26 · 10 6 · 10 - 2 = 2, 26 · 10 4 (D g),

тук от референтните материали имаме r = 2, 26 · 10 6 J l k g - специфичната топлина на изпаряване (използва се и за кондензация).

За разтопяването на леда е необходимо следното количество топлина:

Q i = λ m i Q i = 6 10 - 2 3, 3 10 5 ≈ 2 10 4 (D g),

тук от референтните материали имаме λ = 3, 3 · 10 5 J l k g - специфичната топлина на топене на леда.

Оказва се, че парата отделя повече топлина, отколкото е необходимо, само за да разтопи съществуващия лед, което означава, че пишем уравнението на топлинния баланс, както следва:

r m p + c m p (T p - T) = λ m i + c (m υ + m i) (T - T i).

Топлината се отделя при кондензация на пара с маса m p и охлаждане на водата, образувана от парата от температура T p до желаната T. Топлината се абсорбира чрез топене на лед с маса m i и нагряване на вода с маса m υ + m i от температура T i до T. Означаваме T - T i = ∆ T за разликата T p - T получаваме:

T p - T = T p - T i - ∆ T = 100 - ∆ T.

Уравнението на топлинния баланс ще бъде:

r m p + c m p (100 - ∆ T) = λ m i + c (m υ + m i) ∆ T; c (m υ + m i + m p) ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m i; ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m i c m υ + m i + m p.

Нека направим изчисления, като вземем предвид факта, че топлинният капацитет на водата е табличен

c = 4,2 10 3 J l k g K, T p = tp + 273 = 373 K, T i = ti + 273 = 273 K: ∆ T = 2, 26 10 6 10 - 2 + 4, 2 · 10 3 · 10 - 2 · 10 2 - 6 · 10 - 2 · 3, 3 · 10 5 4, 2 · 10 3 · 5, 7 · 10 - 1 ≈ 3 (K),

тогава T = 273 + 3 = 276 K

Отговор:Температурата на водата в съда след установяване на топлинно равновесие ще бъде равна на 276 К.

Пример 2

Фигура 2 показва участък от изотермата, който съответства на прехода на вещество от кристално в течно състояние. Какво отговаря на този сайт на p, T диаграмата?

Рисуване 2

Отговор:Целият набор от състояния, които са изобразени на p, V диаграмата чрез хоризонтален сегмент на p, T диаграмата, е показана с една точка, която определя стойностите на p и T, при които трансформацията от едно състояние на агрегатиране на друг се случва.

Ако забележите грешка в текста, моля, изберете я и натиснете Ctrl + Enter

литература

1. Коровин Н.В. обща химия... - М .: По-високо. шк. - 1990, 560 с.

2. Глинка Н.Л. Обща химия. - М .: По-високо. шк. - 1983, 650 с.

Угай Я.А. Генерал и неорганична химия... - М .: По-високо. шк. - 1997, 550

Лекция 3-5 (6 часа)

Тема 3. Физическо състояние на материята

Цел на лекцията: да се разгледат общите характеристики на агрегатното състояние на материята; да анализира подробно газообразното състояние на материята, законите на идеалните газове (уравнението на състоянието на идеалния газ, законите на Бойл-Мариот, Гей-Люсак, Чарлз, Авогадро, Далтън); реални газове, уравнение на ван дер Ваалс; дайте характеристика на течното и твърдото състояние на веществото; видове кристални решетки: молекулярни, атомно-ковалентни, йонни, метални и смесени.

Проучвани проблеми:

3.1. основни характеристикиагрегатно състояние на материята.

3.2. Газообразното състояние на материята. Законите на идеалните газове. Истински газове.

3.3. Характеристики на течното състояние на материята.

3.4. Характеристика на твърдото състояние.

3.5. Видове кристални решетки.

Почти всички известни веществав зависимост от условията те са в газообразно, течно, твърдо или плазмено състояние. Това се казва агрегатно състояние ... Състоянието на агрегатиране не влияе Химични свойстваи химичната структура на веществото, но влияе на физическото състояние (плътност, вискозитет, температура и т.н.) и скоростта на химичните процеси. Например водата в газообразно състояние е пара, в течно състояние - течност, в твърдо състояние - лед, сняг, скреж. Химичен съставсъщото, но физическите свойства са различни. Разликата във физичните свойства е свързана с различни разстояния между молекулите на веществото и силите на привличане между тях.

Газовете се характеризират с дълги разстояниямежду молекулите и малките сили на привличане. Газовите молекули са в хаотично движение. Това обяснява факта, че плътността на газовете е ниска, те нямат собствена форма, заемат целия предоставен им обем, когато налягането се промени, газовете променят обема си.

В течно състояниемолекулите са по-близо една до друга, силите на междумолекулното привличане се увеличават, молекулите са в хаотично транслационно движение. Следователно, плътността на течностите е много по-висока от плътността на газовете, обемът се определя, почти не зависи от налягането, но течностите нямат собствена форма, а приемат формата на предоставения съд. Те се характеризират с "порядък на къси разстояния", тоест рудименти на кристална структура (които ще бъдат обсъдени по-долу).

В твърди веществачастиците (молекули, атоми, йони) са толкова близо една до друга, че силите на привличане се балансират от силите на отблъскване, тоест частиците имат осцилаторни движения и няма транслационни. Следователно, частиците на твърдите тела са разположени в определени точки от пространството, те се характеризират с "далечен ред" (които ще бъдат обсъдени по-долу), твърдите тела имат определена форма, обем.

плазмаТова е всеки обект, в който електрически заредени частици (електрони, ядра или йони) се движат хаотично. Състоянието на плазмата в природата е доминиращо и възниква под въздействието на йонизиращи фактори: висока температура, електрически разряд, високоенергийно електромагнитно излъчване и др. Има два вида плазма: изотермичени газов разряд . Първият възниква под въздействието на висока температура, доста е стабилен, съществува дълго време, например слънце, звезди, кълбовидна мълния... Вторият възниква под действието на електрически разряд и е стабилен само при наличие на електрическо поле, например в газоосветителни тръби. Плазмата може да се разглежда като йонизиран газ, който се подчинява на законите на идеалния газ.