Будь-яка речовина складається з молекул, яке фізичні властивості залежать від того, яким чином упорядковані молекули і як вони взаємодіють між собою. У звичайного життями спостерігаємо три агрегатні стани речовини - твердий, рідкий і газоподібний.

Наприклад, вода може перебувати в твердому (лід), рідкому (вода) та газоподібному (пар) станах.

Газрозширюється, доки заповнить весь відведений йому обсяг. Якщо розглянути газ на молекулярному рівні, ми побачимо безладно мечаються і зіштовхуються між собою і зі стінками судини молекули, які, однак, практично не вступають у взаємодію один з одним. Якщо збільшити чи зменшити об'єм судини, молекули поступово перерозподіляться у новому обсязі.

На відміну від газу при заданій температурі займає фіксований об'єм, проте і вона набуває форми судини, що заповнюється - але тільки нижче рівня її поверхні. На молекулярному рівні рідину найпростіше уявити у вигляді молекул-кульок, які хоч і перебувають у тісному контакті один з одним, проте мають свободу перекочуватися один щодо одного, подібно до круглих намистин у банку. Налийте рідину в посудину - і молекули швидко розтікаються і заповнять нижню частину обсягу судини, в результаті рідина набуде її форми, але не пошириться в повному обсязі судини.

Тверде тіломає власну форму, не розтікається за обсягом контейнераі не набуває його форми. На мікроскопічному рівні атоми прикріплюються один до одного хімічними зв'язками, та його становище друг щодо друга фіксовано. При цьому вони можуть утворювати як жорсткі впорядковані структури - кристалічні грати, - так і безладне нагромадження - аморфні тіла (саме така структура полімерів, які схожі на переплутані і змащені макарони в мисці).

Вище було описано три класичні агрегатні стани речовини. Є, однак, і четвертий стан, які фізики схильні відносити до агрегатних. Це стан плазми. Плазма характеризується частковим чи повним зривом електронів зі своїми атомних орбіт, у своїй самі вільні електрони залишаються всередині речовини.

Зміна агрегатних станів речовини ми можемо спостерігати на власні очі у природі. Вода з поверхні водойм випаровується, і утворюються хмари. Так рідина перетворюється на газ. Взимку вода у водоймах замерзає, переходячи у твердий стан, а навесні знову тане, переходячи назад у рідину. Що відбувається з молекулами речовини під час переходу його з одного стану в інший? Чи змінюються вони? Чи відрізняються, наприклад, молекули льоду від молекул пари? Відповідь однозначна: ні. Молекули залишаються абсолютно тими самими. Змінюється їхня кінетична енергія, а відповідно і властивості речовини.

Енергія молекул пар досить велика, щоб розлітатися в різні сторони, а при охолодженні пар конденсується в рідину, і енергії у молекул все ще достатньо для майже вільного переміщення, але вже недостатньо, щоб відірватися від тяжіння інших молекул і полетіти. При подальшому охолодженні вода замерзає, стаючи твердим тілом, і енергії молекул недостатньо навіть для вільного переміщення всередині тіла. Вони коливаються близько місця, утримувані силами тяжіння інших молекул.

Основне Загальна освіта

Лінія УМК А. В. Перишкіна. Фізика (7-9)

Введення: агрегатний стан речовини

Агрегатний стан - стан будь-якої речовини, що має певні властивості: здатність зберігати форму та обсяг, мати дальній або ближній порядок та інші. При зміні агрегатного стану речовинивідбувається зміна фізичних властивостей, а також щільності, ентропії та вільної енергії.

Як і чому відбуваються ці дивовижні перетворення? Щоб розібратися в цьому, пригадаємо, що все навколо складається з. Атоми та молекули різних речовин взаємодіють один з одним, і саме зв'язок між ними визначає, який у речовини агрегатний стан.

Виділяють чотири типи агрегатних речовин:

газоподібне,

Здається, що хімія відкриває нам свої таємниці у цих дивовижних перетвореннях. Однак, це не так. Перехід з одного агрегатного стану в інший, а також дифузія відносяться до фізичним явищам, оскільки у цих перетвореннях немає змін молекул речовини і зберігається їх хімічний склад.

Газоподібний стан

На молекулярному рівні газ є хаотично рухомими, які зіштовхуються зі стінками судини і між собою молекули, які один з одним практично не взаємодіють. Оскільки молекули газу між собою не пов'язані, то газ заповнює весь наданий йому обсяг, взаємодіючи та змінюючи напрямок лише при ударах один про одного.

На жаль, неозброєним оком та навіть за допомогою світлового мікроскопа побачити молекули газу неможливо. Однак газ можна доторкнутися. Звичайно, якщо ви просто спробуєте ловити молекули газів, що літають довкола, в долоні, то у вас нічого не вийде. Але, напевно, всі бачили (або робили це самі), як хтось накачував повітрям шину автомобіля чи велосипеда, і з м'якої та зморщеної вона ставала накачаною та пружною. А «невагомість» газів, що здається, спростує досвід, описаний на сторінці 39 підручника «Хімія 7 клас» під редакцією О.С. Габрієляна.

Це тому, що в замкнутий обмежений об'єм шини потрапляє велика кількістьмолекул, яким стає тісно, ​​і вони починають частіше вдарятися одна об одну і стінки шини, а результаті сумарний вплив мільйонів молекул на стінки сприймається нами як тиск.

Але якщо газ займає весь наданий йому обсяг, чому тоді він не відлітає в космос і не поширюється по всьому всесвіту, заповнюючи міжзоряний простір?Отже, щось таки утримує та обмежує гази атмосферою планети?

Абсолютно вірно. І це - сила земного тяжіння. Для того щоб відірватися від планети і відлетіти, молекулам потрібно розвинути швидкість, що перевищує швидкість втікання або другу космічну швидкість, а переважна більшість молекул рухаються значно повільніше.

Тоді виникає таке запитання: Чому молекули газів не падають на землю, а продовжують літати?Виявляється завдяки сонячній енергії молекули повітря мають солідний запас кінетичної енергії, який дозволяє їм рухатися проти сил земного тяжіння.

У збірнику наведено питання та завдання різної спрямованості: розрахункові, якісні та графічні; технічного, практичного та історичного характеру. Завдання розподілені на теми відповідно до структури підручника «Фізика. 9 клас» авторів А. В. Перишкіна, Є. М. Гутник і дозволяють реалізувати вимоги, заявлені ФГОС до метапредметних, предметних та особистісним результатамнавчання.

Рідкий стан

У разі підвищення тиску та/або зниження температури гази можна перевести в рідкий стан. Ще на зорі ХIХ століття англійського фізикаі хіміку Майклу Фарадею вдалося перевести в рідкий стан хлор та вуглекислий газстискаючи їх за дуже низьких температур. Однак деякі з газів не піддалися вченим на той час, і, як виявилося, справа була не в недостатньому тиску, а в нездатності знизити температуру до необхідного мінімуму.

Рідина, на відміну від газу, займає певний об'єм, проте вона також набуває форми судини, що заповнюється нижче рівня поверхні. Наочно рідину можна уявити як круглі намистини чи крупу у банку. Молекули рідини перебувають у тісному взаємодії друг з одним, проте вільно переміщаються щодо друг друга.

Якщо на поверхні залишиться крапля води, через якийсь час вона зникне. Але ж ми пам'ятаємо, що завдяки закону збереження маси-енергії, ніщо не пропадає і не зникає безслідно. Рідина випарується, тобто. змінить свій агрегатний стан на газоподібний.

Випаровування - це процес перетворення агрегатного стану речовини, при якому молекули, чия кінетична енергія перевищує потенційну енергію міжмолекулярної взаємодії, піднімаються з поверхні рідини або твердого тіла.

Випаровування з поверхні твердих тіл називається сублімацієюабо сублімацією. Найбільш простим способомспостерігати сублімацію є використання нафталіну для боротьби з міллю. Якщо ви відчуваєте запах рідини або твердого тіла, то відбувається випаровування. Адже ніс якраз і вловлює ароматні молекули речовини.

Рідини оточують людину повсюдно. Властивості рідин також знайомі всім – це в'язкість, плинність. Коли заходить розмова про форму рідини, то багато хто говорить, що рідина не має певної форми. Але так відбувається лише на Землі. Завдяки силі земного тяжіння крапля води деформується.

Однак багато хто бачив як космонавти в умовах невагомості ловлять водяні кульки різного розміру. В умовах відсутності гравітації рідина набуває форми кулі. А забезпечує рідини кулясту форму сила поверхневого натягу. Мильні бульбашки – чудовий спосіб познайомитися із силою поверхневого натягу Землі.

Ще одна властивість рідини – в'язкість. В'язкість залежить від тиску, хімічного складу та температури. Більшість рідин підпорядковуються закону в'язкості Ньютона, відкритого ХІХ столітті. Однак є ряд рідин з високою в'язкістю, які за певних умов починають поводитися як тверді тіла і не підкоряються закону в'язкості Ньютона. Такі розчини називаються неньютонівськими рідинами. Найпростіший приклад неньютонівської рідини - завись крохмалю у воді. Якщо впливати на неньютонівську рідину механічними зусиллями, рідина почне приймати властивості твердих тіл і поводитися як тверде тіло.

Твердий стан

Якщо у рідини, на відміну газу, молекули рухаються не хаотично, а навколо певних центрів, то у твердому агрегатному стані речовиниатоми та молекули мають чітку структуру і схожі на побудованих солдатів на параді. І завдяки кристалічній решітці тверді речовинизаймають певний обсяг та мають постійну форму.

За певних умов речовини, що знаходяться в агрегатному стані рідини, можуть переходити в тверде, а тверді тіла, навпаки, при нагріванні плавитися і переходити в рідке.

Це відбувається тому, що при нагріванні збільшується внутрішня енергія, відповідно молекули починають рухатися швидше, а при досягненні температури плавлення кристалічні грати починає руйнуватися і змінюється агрегатний стан речовини. Більшість кристалічних тілобсяг збільшується при плавленні, але є винятки, наприклад – лід, чавун.

Залежно від виду частинок, що утворюють кристалічну решітку твердого тіла, виділяють таку структуру:

молекулярну,

металеву.

В одних речовин зміна агрегатних станіввідбувається легко, як, наприклад, у води, інших речовин потрібні особливі умови (тиск, температура). Але в сучасної фізикивчені виділяють ще один незалежний стан речовини – плазма.

Плазма - іонізований газ з однаковою щільністю як позитивних, так і негативних зарядів. У живій природі плазма є на сонці або при спалаху блискавки. Північне сяйвоі навіть звичний нам багаття, що зігріває своїм теплом під час вилазки на природу, також відноситься до плазми.

Штучно створена плазма додає яскравості будь-якому місту. Вогні неонової реклами - це лише низькотемпературна плазма в скляних трубках. Звичні нам лампи денного світла також заповнені плазмою.

Плазму ділять на низькотемпературну – зі ступенем іонізації близько 1% та температурою до 100 тисяч градусів, і високотемпературну – іонізація близько 100% та температурою у 100 млн градусів (саме у такому стані знаходиться плазма у зірках).

Низькотемпературна плазма у звичних нам лампах денного світла широко застосовується у побуті.

Високотемпературна плазма використовується в реакціях термоядерного синтезу і вчені не втрачають надію використовувати її як заміну атомної енергії, проте контроль у цих реакціях дуже складний. А неконтрольована термоядерна реакція зарекомендувала себе як зброю колосальної потужності, коли 12 серпня 1953 СРСР випробував термоядерну бомбу.

Придбати

Для перевірки засвоєння матеріалу пропонуємо невеликий тест.

1. Що не стосується агрегатних станів:

рідина

світло +

2. В'язкість ньютонівських рідин підпорядковується:

закону Бойля-Маріотта

закону Архімеда

закону в'язкості Ньютона +

3. Чому атмосфера Землі не відлітає у відкритий космос:

тому що молекули газу не можуть розвинути другу космічну швидкість

тому що на молекули газу впливає сила земного тяжіння +

обидві відповіді правильні

4. Що не стосується аморфних речовин:

• сургуч

• залізо +

5.При охолодженні обсяг збільшується у:

• льоду +

Для того щоб зрозуміти, що такий агрегатний стан речовини, згадайте чи уявіть себе влітку біля річки з морозивом у руках. Чудова картинка, правда?

Так ось, у цій ідилії, крім отримання задоволення, можна ще здійснити фізичне спостереження. Зверніть увагу на воду. У річці вона рідка, у складі морозива у вигляді льоду – тверда, а у небі у вигляді хмар – газоподібна. Тобто вона знаходиться одночасно у трьох різних станах. У фізиці це називається агрегатним станом речовини. Розрізняють три агрегатні стани - твердий, рідкий та газоподібний.

Зміна агрегатних станів речовини

Зміна агрегатних станів речовини ми можемо спостерігати на власні очі у природі. Вода з поверхні водойм випаровується, і утворюються хмари. Так рідина перетворюється на газ. Взимку вода у водоймах замерзає, переходячи у твердий стан, а навесні знову тане, переходячи назад у рідину. Що відбувається з молекулами речовини під час переходу його з одного стану в інший? Чи змінюються вони? Чи відрізняються, наприклад, молекули льоду від молекул пари? Відповідь однозначна: ні. Молекули залишаються абсолютно тими самими. Змінюється їхня кінетична енергія, а відповідно і властивості речовини.Енергія молекул пар досить велика, щоб розлітатися в різні сторони, а при охолодженні пар конденсується в рідину, і енергії у молекул все ще достатньо для майже вільного переміщення, але вже недостатньо, щоб відірватися від тяжіння інших молекул і полетіти. При подальшому охолодженні вода замерзає, стаючи твердим тілом, і енергії молекул недостатньо навіть для вільного переміщення всередині тіла. Вони коливаються близько місця, утримувані силами тяжіння інших молекул.

Характер руху та стану молекул у різних агрегатних станах речовини можна відобразити на наступній таблиці:

процесів, у яких відбувається зміна агрегатних станів речовин, лише шість.

Перехід речовини з твердого стану в рідке називається плавленням, зворотний процес - кристалізацією. Коли речовина переходить із рідини в газ, це називається пароутвореннямз газу в рідину - конденсацією. Перехід з твердого стану відразу в газ, минаючи рідкий, називають сублімацією, зворотний процес - десублімацією.

• 1. Плавлення
• 2. Кристалізація
• 3. Пароутворення
• 4. Конденсація
• 5. Сублімація
• 6. Десублімація

Приклади всіх цих переходівми з вами не раз спостерігали у житті. Лід плавиться, утворюючи воду, вода випаровується, утворюючи пару. У зворотний бікпара, конденсуючись, переходить знову у воду, а вода, замерзаючи, стає кригою. А якщо ви думаєте, що ви не знаєте процесів сублімації та десублімації, то не поспішайте з висновками. Запах будь-якого твердого тіла – це і є не що інше, як сублімація. Частина молекул виривається з тіла, утворюючи газ, який ми можемо внюхати. А приклад зворотного процесу - це візерунки на шибках взимку, коли пара в повітрі, замерзаючи, осідає на склі і утворює химерні візерунки.

Визначення 1

Агрегатні стани речовини(від лат. "aggrego" означає "приєдную", "зв'язую") - це стани однієї і тієї ж речовини в твердому, рідкому і газоподібному вигляді.

При переході з одного стану в інший спостерігається стрибкоподібна зміна енергії, ентропії, щільності та інших властивостей речовини.

Тверді та рідкі тіла

Тверді тіла– це тіла, які відрізняються сталістю своєї форми та обсягу.

У твердих тілах міжмолекулярні відстані малі, а потенційну енергію молекул можна порівняти з кінетичною.

Тверді тіла поділяються на 2 види:

1. Кристалічні;
2. Аморфні.

У стані термодинамічної рівноваги знаходяться лише кристалічні тіла. Аморфні ж тіла за фактом є метастабільні стану, які за будовою схожі з нерівноважними, повільно кристалізуються рідинами. В аморфному тілі відбувається надто повільний процес кристалізації, процес поступового перетворення речовини на кристалічну фазу. Різниця кристала від аморфного твердого тіла полягає насамперед в анізотропії його властивостей. Властивості кристалічного тіла визначаються залежно від напрямку простору. Різноманітні процеси(Наприклад, теплопровідність, електропровідність, світло, звук) поширюються в різних напрямках твердого тіла по-різному. А ось аморфні тіла (наприклад, скло, смоли, пластмаси) ізотропні, як рідини. Різниця аморфних тіл від рідин полягає лише в тому, що останні текучі, у них не відбуваються статичні деформації зсуву.

У кристалічних тіл правильне молекулярна будова. Саме за рахунок правильної будови кристал має анізотропні властивості. Правильне розташування атомів кристала створює так звану кристалічну решітку. У різних напрямках місце розташування атомів у ґратах різне, як і призводить до анізотропії. Атоми (іони чи цілі молекули) в кристалічній решітці роблять безладний коливальний рух біля середніх положень, які розглядаються як вузлів кристалічної решітки. Що температура, то вища енергія коливань, отже, і середня амплітуда коливань. Залежно від амплітуди коливань визначається розмір кристала. Збільшення амплітуди коливань призводить до збільшення розмірів тіла. Отже, пояснюється теплове розширення твердих тіл.

Визначення 3

Рідкі тіла- Це тіла, які мають певний об'єм, але не мають пружної форми.

Для речовини в рідкому станіхарактерна сильна міжмолекулярна взаємодія та мала стисливість. Рідина займає проміжне положення між твердим тілом та газом. Рідини, також як і гази, мають ізотpопні властивості. Крім цього, рідина має властивість плинності. У ній, як і газах, немає дотичного напруги (напруги на зсув) тел. Рідини важкі, тобто їх питома вага можна порівняти з питомою вагою твердих тіл. Поблизу температур кристалізації їхньої теплоємності та інші теплові властивості близькі до відповідних властивостей твердих тіл. У рідинах спостерігається до заданої міри правильне розташування атомів, але тільки в невеликих областях. Тут атоми також роблять коливальний рух біля вузлів квазікристалічного осередку, проте, на відміну від атомів твердого тіла, вони періодично перескакують від одного вузла до іншого. У результаті рух атомів буде дуже складний: коливальний, але водночас центр коливань переміщається у просторі.

Газ– це такий стан речовини, у якому відстані між молекулами величезні.

Сил взаємодії між молекулами при невеликих тисках можна знехтувати. Частинки газу заполонюють весь обсяг, наданий для газу. Гази розглядають як сильно перегріті чи ненасичені пари. Особливий вид газу - плазма (частково або повністю іонізований газ, в якому густини позитивних і негативних зарядів майже однакові). Тобто плазма – це газ із заряджених частинок, що взаємодіють між собою за допомогою електричних сил на великій відстані, але не мають ближнього та далекого розташування частинок.

Як відомо, речовини здатні переходити з одного агрегатного стану до іншого.

Визначення 5

Випаровування– це процес зміни агрегатного стану речовини, у якому з поверхні рідини чи твердого тіла вилітають молекули, кінетична енергія яких перетворює потенційну енергію взаємодії молекул.

Випаровування є фазовим переходом. При випаровуванні частина рідини або твердого тіла перетворюється на пару.

Визначення 6

Речовина в газоподібному стані, що знаходиться в динамічній рівновазі з рідиною, називається насиченою пором. При цьому зміна внутрішньої енергії тіла дорівнює:

∆ U = ± m r (1) ,

де m – це маса тіла, r – це питома теплота пароутворення (Д ж/к г).

Визначення 7

Конденсаціяє процес, зворотний пароутворення.

Зміна внутрішньої енергії розраховується за такою формулою (1) .

Визначення 8

Плавлення- Це процес перетворення речовини з твердого стану в рідке, процес зміни агрегатного стану речовини.

При нагріванні речовини зростає внутрішня енергія, тому збільшується швидкість теплового руху молекул. При досягненні речовиною своєї температури плавлення кристалічні грати твердого тіла руйнується. Зв'язки між частинками також руйнуються, зростає енергія взаємодії між частинками. Теплота, яка передається тілу, йде збільшення внутрішньої енергії даного тіла, і частина енергії витрачається на здійснення роботи зі зміни обсягу тіла при його плавленні. У багатьох кристалічних тіл обсяг збільшується при плавленні, проте є винятки (наприклад, лід, чавун). Аморфні тіла не мають певної температури плавлення. Плавлення являє собою фазовий перехід, який характеризується стрибкоподібною зміною теплоємності при температурі плавлення. Температура плавлення залежить від речовини і залишається незмінною під час процесу. Тоді зміна внутрішньої енергії тіла дорівнює:

∆ U = ± m λ (2) ,

де λ – це питома теплота плавлення (Д ж/к г).

Визначення 9

Кристалізаціяє процес, зворотний плавленню.

Зміна внутрішньої енергії розраховується за такою формулою (2) .

Зміна внутрішньої енергії кожного тіла системи при нагріванні чи охолодженні обчислюється за такою формулою:

∆ U = m c ∆ T (3) ,

де c – це питома теплоємність речовини, Д ж к г К, Δ T – це зміна температури тіла.

Визначення 10

При розгляді перетворень речовин з одних агрегатних станів в інші не можна обійтися без так званого рівняння теплового балансу: сумарна кількість теплоти, що виділяється в теплоізольованій системі, дорівнює кількості теплоти (сумарному), яка в цій системі поглинається.

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

По суті, рівняння теплового балансу – це закон збереження енергії для теплообміну в термоізольованих системах.

Приклад 1

У теплоізольованій посудині знаходяться вода і лід з температурою t i = 0 °C. Маса води m υ і льоду m i відповідно дорівнює 0, 5 до г і 60 г. У воду впускають водяну пару масою m p = 10 г при температурі t p = 100 °C. Якою буде температура води у посудині після того, як встановиться теплова рівновага? При цьому теплоємність судини враховувати не потрібно.

Малюнок 1

Рішення

Визначимо, які процеси здійснюються в системі, які агрегатні стани речовини ми спостерігали та які отримали.

Водяна пара конденсується, віддаючи при цьому тепло.

Теплова енергія йде на плавлення льоду і, можливо, нагрівання наявної та отриманої з льоду води.

Насамперед, перевіримо, скільки теплоти виділяється при конденсації наявної маси пари:

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

тут із довідкових матеріалів ми маємо r = 2 , 26 · 10 6 Д ж к г – питома теплота пароутворення (застосовується й у конденсації).

Для плавлення льоду знадобиться така кількість тепла:

Q i = λ m i Q i = 6 · 10 - 2 · 3 , 3 · 10 5 ≈ 2 · 10 4 (Д ж) ,

тут із довідкових матеріалів ми маємо λ = 3 , 3 · 10 5 Д ж к г – питома теплота плавлення льоду.

Виходить, що пара віддає тепла більше, ніж необхідно, тільки для розплавлення наявного льоду, отже, рівняння теплового балансу запишемо так:

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

Теплота виділяється при конденсації пари масою m p і охолодженні води, що утворюється з пари від температури T p до шуканої T . Теплота поглинається при плавленні льоду масою m i і нагріванні води масою m + + i від температури Ti до T . Позначимо T - T i = ∆ T для різниці T p - T отримуємо:

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

Рівняння теплового балансу матиме вигляд:

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

Зробимо обчислення з огляду на те, що теплоємність води таблична

c = 4 , 2 · 10 3 Д ж к г К, T p = tp + 273 = 373 К, T i = ti + 273 = 273 К: ∆ 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 (К) ,

тоді T = 273 + 3 = 276 К

Відповідь:Температура води в посудині після встановлення теплової рівноваги дорівнюватиме 276 К.

Приклад 2

На малюнку 2 зображено ділянку ізотерми, яка відповідає переходу речовини з кристалічного в рідкий стан. Що відповідає даній ділянці на діаграмі p, T?

Малюнок 2

Відповідь:Вся сукупність станів, які зображені на діаграмі p, V горизонтальним відрізком прямий на діаграмі p, T показано однією точкою, яка визначає значення p і T, при яких відбувається перетворення з одного агрегатного стану в інше.

Якщо ви помітили помилку в тексті, будь ласка, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter

Література

1. Коровін Н.В. Загальна хімія. - М: Вищ. шк. - 1990, 560 с.

2. Глінка Н.Л. Загальна хімія. - М.: Вищ. шк. - 1983, 650 с.

Угай Я.А. Загальна та неорганічна хімія. - М: Вищ. шк. - 1997, 550

Лекція 3-5 (6 год)

Тема 3. Агрегатний стан речовини

Ціль лекції: розглянути загальну характеристику агрегатного стану речовини; докладно розібрати газоподібний стан речовини, закони ідеальних газів (рівняння стану ідеального газу, закони Бойля-Маріотта, Гей-Люссака, Шарля, Авогадро, Дальтона); реальні гази, рівняння Ван-дер-Ваальса; дати характеристику рідкого та твердого стану речовини; типів кристалічних грат: молекулярної, атомно-ковалентної, іонної, металевої та змішаного типу.

Питання, що вивчаються:

3.1. Загальна характеристикаагрегатного стану речовини

3.2. Газоподібний стан речовини. Закони бездоганних газів. Реальні гази.

3.3. Характеристика рідкого стану речовини.

3.4. Характеристика твердого стану.

3.5. Типи кристалічних ґрат.

Майже все відомі речовинизалежно від умов перебувають у газоподібному, рідкому, твердому чи плазмовому стані. Це і називається агрегатним станом речовини . Агрегатний стан не впливає на Хімічні властивостіта хімічна будова речовини, а впливає на фізичний стан (щільність, в'язкість, температуру тощо) та швидкість хімічних процесів. Наприклад, вода у газоподібному стані – пара, у рідкому – рідина, у твердому – лід, сніг, іній. Хімічний складтой самий, а фізичні властивості різні. Відмінність фізичних властивостей пов'язані з різними відстанями між молекулами речовини і силами тяжіння з-поміж них.

Для газів характерно великі відстаніміж молекулами та малі сили тяжіння. Молекули газів перебувають у хаотичному русі. Це пояснює те, що густина газів мала, вони не мають власної форми, займають весь наданий їм обсяг, при зміні тиску гази змінюють свій обсяг.

У рідкому станімолекули більш зближені, сили міжмолекулярного тяжіння зростають, молекули перебувають у хаотично-поступальному русі. Тому щільність рідин набагато більша за щільність газів, обсяг певний, майже не залежить від тиску, але рідини не мають власної форми, а набувають форми наданої судини. Їх характерний «ближній порядок», тобто зачатки кристалічної структури (розглянуто далі).

У твердих тілахчастинки (молекули, атоми, іони) зближені настільки один з одним, що сили тяжіння врівноважуються силами відштовхування, тобто, у частинок спостерігаються коливальні рухи, і немає поступальних. Тому частинки твердих тіл розташовуються у певних точках простору, для них характерний «далекий порядок» (розглянуто далі), тверді тіла мають певну форму, об'єм.

Плазма– це будь-який об'єкт, у якому хаотично рухаються електрично заряджені частинки (електрони, ядра чи іони). Плазмовий стан у природі панує і виникає під дією іонізуючих факторів: високої температури, електричного розряду, електромагнітних випромінювань високих енергій і т.д. Розрізняють два види плазми: ізотермічнуі газорозрядну . Перша виникає під дією високої температури, досить стійка, існує довго, наприклад, сонце, зірки, кульова блискавка. Друга виникає під дією електричного розряду та стійка лише за наявності електричного поля, наприклад, у газоосвітлювальних трубках. Плазму можна як іонізований газ, який підпорядковується законам ідеального газу.