Меню Закрыть

Агрегатные состояния

В земных условиях вещества могут пребывать в одном из трёх агрегатных состояний: твёрдом, жидком или газообразном. В каком именно состоянии, или фазе, будет находиться то или иное вещество в данный момент, зависит от двух физических условий — температуры и давления. Переход из одного состояния в другое возможен только при строго определённых условиях.

Агрегатные состояния веществ
Агрегатные состояния: лёд, вода, пар.


Структура и особенности твердого агрегатного состояния

Для твёрдых тел характерны относительно низкие температуры, для жидких — средние, а для газообразных — самые высокие.

Янтарь
Янтарь, а также парафин и воск, из которых делают свечи, обладают сходной аморфной структурой

Это явление связано с тем, что молекулы твёрдых тел обладают наименьшей скоростью, жидкие — несколько большей, а самой высокой скоростью отличаются частицы газов.

В процессе формирования структуры вещества важную роль играют силы взаимного притяжения этих молекул. Если температура тела снижается, снижается и скорость частиц, после чего последние сближаются под действием силы взаимного притяжения и образуют постоянную кристаллическую структуру.

Энергии частице кристаллической решётки хватает только на то, чтобы совершать колебательные движения и вращаться вокруг собственной оси — «побег» для неё практически невозможен.

Именно поэтому твёрдые тела и обладают постоянными формой и объёмом, для изменения которых требуется приложить значительные усилия.


Жидкое агрегатное состояние

Более высокая температура, характерная для молекул жидкости, свидетельствует о большей энергии и скорости. Беспорядочно перемещаясь во всём объёме тела, они, тем не менее, никогда не расходятся далеко одна от другой, крепко связанные силами взаимного притяжения.

Изменение формы воды
Чтобы изменить форму жидкости, достаточно перелить её в другой сосуд

Именно поэтому жидкость не имеет собственной формы, а принимает очертания того сосуда, в который её поместят. Изменить объём жидкости чрезвычайно трудно, поскольку тесно связанные между собой частицы не очень-то получается уплотнить.

Как правило, вещества в жидком состоянии легко смешиваются с другими жидкостями.
Чтобы изменить форму жидкости, достаточно перелить её в другой сосуд.

Газ и пар

Результатом процесса нагревания жидкости становится пар. Благодаря полученной энергии частицы жидкости разгоняются до такой степени, что преодолевают силы взаимного притяжения и «разбегаются» во все стороны.

Из-за этого своего свойства пар и газы стремятся заполнить весь предоставленный им объём.

Поскольку плотность частиц в газах очень невелика, такая среда легко поддаётся сжатию (искусственно сблизить частицы газов можно при помощи обычного насоса — что мы и делаем. Например, накачивая камеру велосипеда или футбольного мяча).

Пар
При нагревании воды свыше 100с°, вода закипает и появляется пар.


Когда температура воздуха опускается ниже О °С, водяной пар замерзает — так получается иней.

Переходные процессы

Изменения агрегатных состояний разных веществ происходят при определённых, разных для каждого вещества давлении и температуре.

Скорость изменения агрегатного состояния зависит от вида вещества и интенсивности, с которой оно получает или утрачивает тепловую энергию.

Когда твёрдое тело нагревается до температуры плавления, его кристаллическая структура разрушается, и вещество переходит в жидкое состояние, причём объём тела несколько возрастает.

При охлаждении наблюдается обратное явление: формируется кристаллическая решётка, что связано с утратой некоторого объёма вещества (данный процесс называется затвердеванием).

Жидкость при нагревании начинает испаряться: над её поверхностью становится всё больше частиц, которые преодолели силы взаимного притяжения с другими.

Жидкая вода
Если охлаждать пар, он начинает конденсироваться, собираясь в капли жидкости.

При резком и значительном изменении температуры возможен переход твёрдого тела сразу в газообразное состояние — такое явление называется сублимацией (обратный процесс — соответственно, ресублимацией).

Некоторые вещества (т. н. аморфные) даже в твёрдом состоянии отличаются нерегулярной структурой, хотя их частицы крепко связаны между собой.

Точно обозначенной температуры плавления у них нет, а при нагревании они сильно размягчаются — как, например, это происходит с янтарём, воском или парафином.