Агрегатные состояния вещества. Агрегатные вещества


Агрегатное состояние вещества. Изменение агрегатных состояний вещества :: SYL.ru

Вся материя может существовать в одном из четырех видов. Каждый из них — это определенное агрегатное состояние вещества. В природе Земли только одно представлено сразу в трех из них. Это вода. Ее легко увидеть и испаренную, и расплавленную, и отвердевшую. То есть пар, воду и лед. Ученые научились проводить изменение агрегатных состояний вещества. Самую большую сложность для них составляет только плазма. Для этого состояния нужны особенные условия.

Что это такое, от чего зависит и как характеризуется?

Если тело перешло в другое агрегатное состояние вещества, то это не значит, что появилось что-то другое. Вещество остается прежним. Если у жидкости были молекулы воды, то такие же они будут и у пара со льдом. Изменится только их расположение, скорость движения и силы взаимодействия друг с другом.

При изучении темы «Агрегатные состояния (8 класс)» рассматриваются только три из них. Это жидкость, газ и твердое тело. Их проявления зависят от физических условий окружающей среды. Характеристики этих состояний представлены в таблице.

Название агрегатного состояниятвердое теложидкостьгаз
Его свойствасохраняет форму с объемомимеет постоянный объем, принимает форму сосудане имеет постоянных объема и формы
Расположение молекулв узлах кристаллической решеткибеспорядочноехаотичное
Расстояние между нимисравнимо с размерами молекулприблизительно равно размерам молекулсущественно больше их размеров
Как двигаются молекулы колеблются около узла решеткине перемещаются от места равновесия, но иногда совершают большие скачкибеспорядочное с редкими столкновениями
Как они взаимодействуютсильно притягиваютсясильно притягиваются друг к другуне притягиваются, силы отталкивания проявляются при ударах

Первое состояние: твердое тело

Его принципиальное отличие от других в том, что молекулы имеют строго определенное место. Когда говорят про твердое агрегатное состояние, то чаще всего имеют в виду кристаллы. В них структура решетки симметричная и строго периодичная. Поэтому она сохраняется всегда, как далеко не распространялось бы тело. Колебательного движения молекул вещества недостаточно для того, чтобы разрушить эту решетку.

Но существуют еще и аморфные тела. В них отсутствует строгая структура в расположении атомов. Они могут быть где угодно. Но это место так же стабильно, как и в кристаллическом теле. Отличие аморфных веществ от кристаллических в том, что у них нет определенной температуры плавления (отвердевания) и им свойственна текучесть. Яркие примеры таких веществ: стекло и пластмасса.

Второе состояние: жидкость

Это агрегатное состояние вещества представляет собой нечто среднее между твердым телом и газом. Поэтому сочетает в себе некоторые свойства от первого и второго. Так, расстояние между частицами и их взаимодействие похоже на то, что было в случае с кристаллами. Но вот расположение и движение ближе к газу. Поэтому и форму жидкость не сохраняет, а растекается по сосуду, в который налита.

Третье состояние: газ

Для науки под названием «физика» агрегатное состояние в виде газа стоит не на последнем месте. Ведь она изучает окружающий мир, а воздух в нем очень распространен.

Особенности этого состояния заключаются в том, что силы взаимодействия между молекулами практически отсутствуют. Этим объясняется их свободное движение. Из-за которого газообразное вещество заполняет весь объем, предоставленный ему. Причем в это состояние можно перевести все, нужно только увеличить температуру на нужную величину.

Четвертое состояние: плазма

Это агрегатное состояние вещества представляет собой газ, который полностью или частично ионизирован. Это значит, что в нем число отрицательно и положительно заряженных частиц практически одинаковое. Возникает такая ситуация при нагревании газа. Тогда происходит резкое ускорение процесса термической ионизации. Оно заключается в том, что молекулы делятся на атомы. Последние потом превращаются в ионы.

В рамках Вселенной такое состояние очень распространено. Потому что в нем находятся все звезды и среда между ними. В границах Земной поверхности оно возникает крайне редко. Если не считать ионосферы и солнечного ветра, плазма возможна только во время грозы. Во вспышках молнии создаются такие условия, в которых газы атмосферы переходят в четвертое состояние вещества.

Но это не означает, что плазму не создали в лаборатории. Первое, что удалось воспроизвести — это газовый разряд. Теперь плазма заполняет лампы дневного света и неоновую рекламу.

Как осуществляется переход между состояниями?

Для этого нужно создать определенные условия: постоянное давление и конкретную температуру. При этом изменение агрегатных состояний вещества сопровождается выделением или поглощением энергии. Причем этот переход не происходит молниеносно, а требует определенных временных затрат. В течение всего этого времени условия должны быть неизменными. Переход происходит при одновременном существовании вещества в двух ипостасях, которые поддерживают тепловое равновесие.

Первые три состояния вещества могут взаимно переходить одно в другое. Существуют прямые процессы и обратные. Они имеют такие названия:

  • плавление (из твердого в жидкое) и кристаллизация, например, таяние льда и отвердевание воды;
  • парообразование (из жидкого в газообразное) и конденсация, примером является испарение воды и получение ее из пара;
  • сублимация (из твердого в газообразное) и десублимация, к примеру, испарение сухого ароматизатора для первого из них и морозные узоры на стекле ко второму.

Физика плавления и кристаллизации

Если твердое тело нагревать, то при определенной температуре, называемой температурой плавления конкретного вещества, начнется изменение агрегатного состояния, которое называется плавление. Этот процесс идет с поглощением энергии, которая называется количеством теплоты и обозначается буквой Q. Для ее расчета потребуется знать удельную теплоту плавления, которая обозначается λ. И формула принимает такое выражение:

Q = λ * m, где m — масса вещества, которое задействовано в плавлении.

Если происходит обратный процесс, то есть кристаллизация жидкости, то условия повторяются. Отличие только в том, что энергия выделяется, и в формуле появляется знак «минус».

Физика парообразования и конденсации

При продолжении нагревания вещества, оно постепенно приблизится к температуре, при которой начнется его интенсивное испарение. Этот процесс называется парообразованием. Оно опять же характеризуется поглощением энергии. Только для его вычисления требуется знать удельную теплоту парообразования r. А формула будет такой:

Q = r * m.

Обратный процесс или конденсация происходят с выделением того же количества теплоты. Поэтому в формуле опять появляется минус.

www.syl.ru

Агрегатные состояния вещества, теория и примеры

Вещества имеют сложное строение. Частицы в веществе взаимодействуют между собой. Характер взаимодействия частиц в веществе определяет его агрегатное состояние.

Виды агрегатных состояний

Выделяют следующие агрегатные состояния: твердое, жидкое, газ, плазма.

В твердом состоянии частицы, как правило, объединены в правильную геометрическую структуру. Энергия связей частиц больше, чем энергия их тепловых колебаний.

Если температуру тела увеличивать, увеличивается энергия тепловых колебаний частиц. При некоторой температуре энергия тепловых колебаний становится больше, чем энергия связей. При такой температуре связи между частицами разрушаются и образуются снова. При этом частицы совершают различные виды движений (колебания, вращения, перемещения друг относительно друга и т.д.). При этом они еще контактируют между собой. Правильная геометрическая структура нарушена. Вещество находится в жидком состоянии.

При дальнейшем росте температуры тепловые колебания усиливаются, связи между частицами становятся еще слабее и практически отсутствуют. Вещество находится в газообразном состоянии. Самой простой моделью вещества является идеальный газ, в котором считается, что частицы движутся в любых направлениях свободно, взаимодействуют между собой только в момент соударений, при этом выполняются законы упругого удара.

Можно сделать вывод о том, что с ростом температуры вещество переходит от упорядоченной структуры в неупорядоченное состояние.

Плазма – это газообразное вещество, состоящее из смеси нейтральных частиц ионов и электронов.

Температура и давление в разных агрегатных состояниях вещества

Разные агрегатные состояния вещества определяют: температура и давление. Низкое давление и высокая температура соответствуют газам. При низких температурах, обычно вещество находится в твердом состоянии. Промежуточные температуры относят к веществам в жидком состоянии. Для характеристики агрегатных состояний вещества часто применяется фазовая диаграмма. Это диаграмма, отражающая зависимость агрегатного состояния от давления и температуры.

Основной особенностью газов является их способность к расширению и сжимаемость. Газы не обладают формой, принимают форму сосуда, в который помещены. Объем газа определяет объем сосуда. Газы могут смешиваться между собой в любых пропорциях.

Жидкость не имеет формы, но имеют объем. Сжимаются жидкости плохо, только при высоком давлении.

Твердые вещества имеют форму и объем. В твердом состоянии могут находиться соединения с металлическими, ионными и ковалентными связями.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Агрегатные состояния вещества.

Коллоидная химия

Агрегатные состояния вещества.

В этом разделе мы рассмотрим агрегатные состояния, в которых пребывает окружающая нас материя и силы взаимодействия между частицами вещества, свойственные каждому из агрегатных состояний.

Принято считать, что вещество может находиться в одном из трёх агрегатных состояниях:

1. Состояние твёрдого тела,

2. Жидкое состояние и

3. Газообразное состояние.

Часто выделяют четвёртое агрегатное состояние – плазму.

Иногда, состояние плазмы считают одним из видов газообразного состояния.

Плазма — частично или полностью ионизированный газ, чаще всего существующий при высоких температурах.

Плазма является самым распространённым состоянием вещества во вселенной, поскоьку материя звёд пребывает именно в этом состоянии.

Для каждого агрегатного состояния характерны особенности в характере взаимодействия между частицами вещества, что влияет на его физические и химические свойства.

Каждое вещество может пребывать в разных агрегатных состояниях. При достаточно низких температурах все вещества находятся в твёрдом состоянии. Но по мере нагрева они становятся жидкостями, затем газами. При дальнейшем нагревании они ионизируются (атомы теряют часть своих электронов) и переходят в состояние плазмы.

Газ

Газообразное состояние (от нидерл. gas, восходит к др.-греч. Χάος) характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами.

Образующие газ молекулы или атомы хаотически движутся и при этом преобладающую часть времени находятся на больших (в сравнении с их размерами) растояниях друг от друга. Вследствие этого силы взаимодействия между частицами газа пренебрежимо малы.

Основной особенностью газа является то, что он заполняет все доступное пространство, не образуя поверхности. Газы всегда смешиваются. Газ — изотропное вещество, то есть его свойства не зависят от направления.

При отсутствии сил тяготения давление во всех точках газа одинаково. В поле сил тяготения плотность и давление не одинаковы в каждой точке, уменьшаясь с высотой. Соответственно, в поле сил тяжести смесь газов становится неоднородной. Тяжелые газы имеют тенденцию оседать ниже, а более легкие — подниматься вверх.

Газ имеет высокую сжимаемость — при увеличении давления возрастает его плотность. При повышении температуры расширяются.

При сжатии газ может перейти в жидкость, но конденсация происходит не при любой температуре, а при температуре, ниже критической температуры. Критическая температура является характеристикой конкретного газа и зависит от сил взаимодействия между его молекулами. Так, например, газ гелий можно ожижить только при температуре, ниже от 4,2 К.

Существуют газы, которые при охлаждении переходят в твердое тело, минуя жидкую фазу. Превращения жидкости в газ называется испарением, а непосредственное превращение твердого тела в газ — сублимацией.

Твёрдое тело

Состояние твёрдого тела в сравнении с другими агрегатными состояниями характеризуется стабильностью формы.

Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела.

Кристаллическое состояние вещества

Стабильность формы твёрдых тел связана с тем, что большинство, находящихся в твёрдом состоянии имеет кристалическое строение.

В этом случае расстояния между частицами вещества малы, а силы взаимодействия между ними велики, что и определяет стабильность формы.

В кристаллическом строении многих твёрдых тел легко убедиться, расколов кусок вещества и рассмотрев полученный излом. Обычно на изломе (например, у сахара, серы, металлов и пр.) хорошо заметны расположенные под разными углами мелкие грани кристаллов, поблескивающие вследствии различного отражения ими света.

В тех случаях, когда кристаллы очень малы, кристаллическое строение вещества можно установить при помощи микроскопа.

Формы кристаллов

Каждое вещество образует кристаллы совершенно определённой формы.

Разнообразие кристаллических форм может быть сведено к семи группам:

1. Триклинная (параллелепипед),

2. Моноклинная (призма с параллелограммом в основании),

3. Ромбическая (прямоугольный параллелепипед),

4. Тетрагональная (прямоугольный параллелепипед с квадратом в основании),

5. Тригональная,

6. Гексагональная (призма с основанием правильного центрированного     шестиугольника),

7. Кубическая (куб).

Многие вещества, в частности железо, медь, алмаз, хлорид натрия кристализуются в кубической системе. Простейшими формами этой системы являются куб, октаэдр, тетраэдр.

Магний, цинк, лёд, кварц кристализуются в гексагональной системе. Основные формы этой системы – шестигранные призмы и бипирамида.

Природные кристаллы, а также кристаллы, получаемые искусственным путём, редко в точности соответствуют теоретическим формам. Обычно при затвердевании расплавленного вещества кристаллы срастаются вместе и потому форма каждого из них оказывается не вполне правильной.

Однако как бы неравномерно не происходило развитие кристалла, как бы ни была искажена его форма, углы, под которыми сходятся грани кристалла у одного и того же вещества остаются постоянными.

Анизотропия

Особенности кристаллических тел не ограничиваются только формой кристаллов. Хотя вещество в кристалле совершенно однородно, многие из его физических свойств – прочность, теплопроводность, отношение к свету и др. – не всегда одинаковы по различным направлениям внутри кристалла. Эта важная особенность кристаллических веществ называется анизотропией.

Внутреннее строение кристаллов. Кристаллические решётки.

Внешняя форма кристалла отражает его внутреннее строение и обусловлена правильным расположением частиц, составляющих кристалл, - молекул, атомов или ионов.

Это расположение можно представить в виде кристаллической решётки – пространственного каркаса, образованного пересекающимися прямыми линиями. В точках пересечения линий – узлах решётки – лежат центры частиц.

В зависимости от природы частиц, находящихся в узлах кристаллической решётки, и от того, какие силы взаимодействия между ними преобладают в данном кристалле, различают следующие виды кристаллических решёток:

1. молекулярные,

2. атомные,

3. ионные и

4. металлические.

Молекулярные и атомные решётки присущи веществам с ковалентной связью, ионные – ионным соединениям, металические – металам и их сплавам.

  • Атомные кристаллические решётки
  • В узлах атомных решёток находятся атомы. Они связаны друг с другом ковалентной связью.

    Веществ, обладающих атомными решётками, сравнительно мало. К ним принадлежат алмаз, кремний и некоторые неорганические соединения.

    Эти вещества характеризуются высокой твёрдостью, они тугоплавки и нерастворимы практически ни в каких растворителях. Такие их свойства объясняются прочностью ковалентной связи.

  • Молекулярные кристаллические решётки
  • В узлах молекулярных решёток находятся молекулы. Они связаны друг с другом межмолекулярными силами.

    Веществ с молекулярной решёткой очень много. К ним принадлежат неметаллы, за исключением углерода и кремния, все органические соединения с неионной связью и многие неорганические соединения.

    Силы межмолекулярного взаимодействия значительно слабее сил ковалентной связи, поэтому молекулярные кристаллы имеют небольшую твёрдость, легкоплавки и летучи.

  • Ионные кристаллические решётки
  • В узлах ионных решёток располагаются, чередуясь положительно и отрицательно заряженные ионы. Они связаны друг с другом силами электростатического притяжения.

    К соединениям с ионной связью, образующим ионные решётки, относится большинство солей и небольшое число оксидов.

    По прочности ионные решётки уступают атомным, но превышают молекулярные.

    Ионные соединения имеют сравнительно высокие температуры плавления. Летучесть их в большинстве случаев не велика.

  • Металлические кристаллические решётки
  • В узлах металлических решёток находятся атомы металла, между которыми свободно движутся общие для этих атомов электроны.

    Наличием свободных электронов в кристаллических решётках металлов можно объяснить их многие свойства: пластичность, ковкость, металлический блеск, высокую электро- и теплопроводность

    Существуют вещества, в кристаллах которых значительную роль играют два рода взаимодействия между частицами. Так, в графите атомы углерода связаны друг с другом в одних направлениях ковалентной связью, а в других – металлической. Поэтому решётку графита можно рассматривать и как атомную, и как металлическую.

    Во многих неорганических соединениях, например, в BeO, ZnS, CuCl, связь между частицами, находящимися в узлах решётки, является частично ионной, а частично ковалентной. Поэтому решётки подобных соединений можно рассматривать как промежуточные между ионными и атомными.

    Аморфное состояние вещества

    Свойства аморфных веществ

    Среди твёрдых тел встречаются такие, в изломе которых нельзя обнаружить никаких признаков кристаллов. Например, если расколоть кусок обыкновенного стекла, то его излом окажется гладким и, в отличие от изломов кристаллов, ограничен не плоскими, а овальными поверхностями.

    Подобная же картина наблюдается при раскалывании кусков смолы, клея и некоторых других веществ. Такое состояние вещества называется аморфным.

    Различие между кристаллическими и аморфными телами особенно резко проявляется в их отношении к нагреванию.

    В то время как кристаллы каждого вещества плавятся при строго определённой температуре и при той же температуре происходит переход из жидкого состояния в твёрдое, аморфные тела не имеют постоянной температуры плавления. При нагревании аморфное тело постепенно размягчается, начинает растекаться и, наконец, становится совсем жидким. При охлаждении оно также постепенно затвердевает.

    В связи с отсутствием определённой температуры плавления аморфные тела обладают другой способностью: многие из них подобно жидкостям текучи, т.е. при длительном действии сравнительно небольших сил они постепенно изменяют свою форму. Например, кусок смолы, положенный на плоскую поверхность, в теплом помещении на несколько недель растекается, принимая форму диска.

    Строение аморфных веществ

    Различие между кристаллическим и аморфным состоянием вещества состоит в следующем.

    Упорядоченное расположение частиц в кристалле, отражаемое элементарной ячейкой, сохраняется на больших участках кристаллов, а в случае хорошо образованных кристаллов – во всём их объёме.

    В аморфных телах упорядоченность в расположении частиц наблюдается только на очень малых участках. Кроме того, в ряде аморфных тел даже эта местная упорядоченность носит лишь приблизительный характер.

    Это различие можно коротко сформулировать следующим образом:

    • структура кристаллов характеризуется дальним порядком,
    • структура аморфных тел – ближним.

    Примеры аморфных веществ.

    К стабильно-аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск и др.

    Переход из аморфного состояния в кристаллическое.

    Некоторые вещества могут находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Диоксид кремния SiO2 встречается в природе в виде хорошо образованных кристаллов кварца, а также в аморфном состоянии (минерал кремень).

    При этом кристаллическое состояние всегда более устойчиво. Поэтому самопроизвольный переход из кристаллического вещества в аморфное невозможен, а обратное превращение – самопроизвольный переход из аморфного состояния в кристаллическое – возможно и иногда наблюдается.

    Примером такого превращения служит расстеклование – самопроизволная кристаллизация стекла при повышенных температурах, сопровождающаяся его разрушением.

    Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания) жидкого расплава.

    У металлов и сплавов аморфное состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка долей-десятков миллисекунд. Для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения.

    Кварц (SiO2) также имеет низкую скорость кристаллизации. Поэтому отлитые из него изделия получаются аморфными. Однако природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вулканов, имеет крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и поэтому аморфного.

    Жидкости

    Жидкость – промежуточное состояние между твёрдым телом и газом.

    Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и кристаллическим. По одним свойствам жидкости близки к газам, по другим – к твёрдым телам.

    С газами жидкости сближает, прежде всего, их изотропность и текучесть. Последняя обуславливает способность жидкости легко изменять свою форму.

    Однако высокая плотность и малая сжимаемость жидкостей приближает их к твёрдым телам.

    Способность жидкостей легко изменять свою форму говорит об отсутствии в них жёстких сил межмолекулярного взаимодействия.

    В то же время низкая сжимаемость жидкостей, обусловливающая способность сохранять постоянный при данной температуре объём, указывает на присутствие хотя и не жёстких, но всё же значительных сил взаимодействия между частицами.

    Соотношение потенциальной и кинетической энергии.

    Для каждого агрегатного состояния характерно своё соотношение между потенциальной и кинетической энергиями частиц вещества.

    У твёрдых тел средняя потенциальная энергия частиц больше их средней кинетической энергии. Поэтому в твёрдых телах частицы занимают определённые положения друг относительно друга и лишь колеблются относительно этих положений.

    Для газов соотношение энергий обратное, вследствии чего молекулы газов всегда находятся в состоянии хаотического движения и силы сцепления между молекулами практически отсутствуют, так что газ всегда занимает весь предоставленный ему объём.

    В случае жидкостей кинетическая и потенциальная энергия частиц приблизительно одинаковы, т.е. частицы связаны друг с другом, но не жёстко. Поэтому жидкости текучи, но имеют постоянный при данной температуре объём.

    Стуктуры жидкостей и аморфных тел схожи.

    В результате применения к жидкостям методов структурного анализа установлено, что по структуре жидкости подобны аморфным телам. В большинстве жидкостей наблюдается ближний порядок – число ближайших соседей у каждой молекулы и их взаимное расположение приблизительно одинаковы во всём объёме жидкости.

    Степень упорядоченности частиц у различных жидкостей различна. Кроме того, она изменяется при изменении температуры.

    При низких температурах, незначительно превышающих температуру плавления данного вещества, степень упорядоченности расположения частиц данной жидкости велика.

    С ростом температуры она падает и по мере нагревания свойства жидкости всё больше и больше приближаются к свойствам газа. При достижении критической температуры различие между жидкостью и газом исчезает.

    Вследствии сходства во внутренней структуре жидкостей и аморфных тел последние часто рассматриваются как жидкости с очень высокой вязкостью, а к твёрдым телам относят только вещества в кристаллическом состоянии.

    Уподобляя аморфные тела жидкостям, следует, однако, помнить, что в аморфных телах в отличие от обычных жидкостей частицы имеют незначительную подвижность – такую же как в кристаллах.

    xn----7sbb4aandjwsmn3a8g6b.xn--p1ai

    Агрегатные состояния вещества

    Молекулярное строение и свойства газообразных, жидких и твердых тел

    Структура вещества и его физические свойства очень сильно зависят от характера межмолекулярного взаимодействия и теплового движения молекул. В зависимости от условий тела могут находиться в жидком, твердом или газообразном состоянии. Эти состояния называются агрегатными состояниями вещества.

    Рис.1. Молекулярная структура вещества в газообразном (а), жидком (б) и твердом (в) состояниях.

    Силы сцепления между частицами ничтожно малы, расстояние между молекулами газа во много раз больше размеров молекул. Малые силы притяжения не могут удержать молекулы друг около друга, поэтому газ равномерно заполняет любой доступный объём. Газы характеризуются полной беспорядочностью расположения и движения молекул (рис.1,а), молекулы газа практически не взаимодействуют. Газы легко сжимаются под действием внешнего давления, т.к. расстояния между молекулами велики, а силы взаимодействия пренебрежимо малы.

    Расстояния между частицами очень близкие и равны приблизительно диаметру молекулы. При уменьшении расстояния между молекулами (сжимании жидкости) резко увеличиваются силы отталкивания, поэтому жидкости несжимаемы. В жидкостях молекулы достаточно прочно связаны друг с другом силами притяжения, что объясняет неизменность объема жидкости. Тепловое движение молекул в жидкости выражено колебаниями около положения устойчивого равновесия внутри объема, предоставленного молекуле ее соседями. Молекулы не могут свободно перемещаться по всему объему вещества, но возможны переходы молекул на соседние места. Этим объясняется текучесть жидкости, способность менять свою форму. В жидкостях наблюдается ближний порядок, т.е. наличие закономерности в расположении соседних атомов или молекул (рис.1,б). Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и твёрдым состояниями. Современная наука имеет гораздо менее отчетливое представление о строении жидкости, чем о строении газов и твердых тел, что объясняется большой сложностью явлений, характеризующих жидкость. По сути дела, полная и строгая теория жидкого состояния еще не создана. Сложность решения этой задачи во многом определяется особенностями строения жидкости.

    Силы сцепления между молекулами достаточно сильны; расстояния между частицами очень маленькие. Из-за больших сил притяжения молекулы практически не могут менять свое положение в веществе, этим и объясняется неизменность объема и формы твердых тел. В твёрдом состоянии во взаимном расположении атомов и молекул наблюдается упорядоченность на неограниченно больших расстояниях (так называемый дальний порядок) (рис.1,в). Тепловое движение молекул в твердом теле выражается только лишь колебаниями частиц (атомов, молекул) около положения устойчивого равновесия.

    Среди твердых тел существует особый класс тел -аморфные тела, занимающие промежуточное положение между кристаллическими телами и жидкостями. Для них характерно долговременное сохранение формы, но при этом их атомы не образуют упорядоченную кристаллическую решетку.

    Среди жидкостей так же выделяется особый класс -жидкие кристаллы, механические свойства которых близки к свойствам жидкости, но при этом для них, так же как и для твердых кристаллических тел, характерно наличие анизотропии свойств. Такое состояние возможно у веществ с большими протяжёнными молекулами, например у органических соединений. Молекулы жидких кристаллов могут достаточно легко совершать поступательные перемещения, сохраняя при этом свою ориентацию в пространстве. Анизотропия жидких кристаллов особенно проявляется в их оптических свойствах, что позволяет использовать их в устройствах формирования изображения.

    Примеры решения задач

    ru.solverbook.com

    Агрегатные состояния вещества

    Задание: В теплоизолированном сосуде находятся вода и лед при температуре $t_i= 0^oС$. Масса воды ($m_{v\ })$ и льда ($m_{i\ })$ соответственно равны 0,5 кг и 60 гр. В воду впускается водяной пар массой $m_{p\ }=$10 гр. при температуре $t_p= 100^oС$. Какой станет температура воды в сосуде после установления теплового равновесия? Теплоемкость сосуда не учитывать.

    Рис. 1

    Решение: Определим, какие процессы происходят в системе, какие агрегатные состояния вещества мы имели и какие получили.

    Водяной пар конденсируется, отдавая тепло.

    Это тепло идет на плавление льда и, возможно, нагрев имеющейся и полученной изо льда воды.

    Проверим сначала, какое количество теплоты выделяется при конденсации имеющейся массы пара:

    \[Q_p=-rm_{p\ }\ Q_p=2,26\cdot 10^6\cdot 10^{-2}=2,26\cdot 10^4\left(Дж\right)\left(1.1\right),\]

    здесь из справочных материалов имеем $r=2,26•10^6\frac{Дж}{кг}$- удельная теплота парообразования (применима и для конденсации).

    Для плавления льда необходимо тепла:

    \[Q_i=\lambda m_{i\ }\ Q_i=6\cdot 10^{-2}\cdot 3,3\cdot 10^5\approx 2\cdot 10^4\left(Дж\right)(1.2),\]

    здесь из справочных материалов имеем $\lambda =3,3\cdot 10^5\frac{Дж}{кг}$- удельная теплота плавления льда.

    Получаем, что пар отдает тепла больше, чем требуется, только для расплавления имеющегося льда, следовательно уравнение теплового баланса запишем в виде:

    \[rm_{p\ }+cm_{p\ }\left(T_p-T\right)=\lambda m_{i\ }+c\left(m_v+m_i\right)\left(T-T_i\right)\left(1.3\right)\]

    Теплота выделяется при конденсации пара массой $m_{p\ }$ и остывании воды, которая образуется из пара от температуры $T_p$ до искомой T. Теплота поглощается при плавлении льда массой $m_{i\ }$ и нагревании воды массой $m_v+m_i$ от температуры $T_i$до $T.\ $ Обозначим $T-T_i=\triangle T$, для разности $T_p-T$ получим:

    \[T_p-T=T_p-T_i-∆T=100-∆T\]

    Уравнение теплового баланса приобретет вид:

    \[rm_{p\ }+cm_{p\ }\left(100-\triangle T\right)=\lambda m_{i\ }+c\left(m_v+m_i\right)\triangle T\left(1.4\right)\] \[c\left(m_v+m_i+m_{p\ }\right)\triangle T=rm_{p\ }+cm_{p\ }100-\lambda m_{i\ }\left(1.5\right)\] \[\triangle T=\frac{rm_{p\ }+cm_{p\ }100-лm_{i\ }}{c\left(m_v+m_i+m_{p\ }\right)}\left(1.6\right)\]

    Проведем вычисления, учитывая, что теплоемкость воды табличная $c=4,2\cdot 10^3\frac{Дж}{кгК}$, $T_p=t_p+273=373K,$ $T_i=t_i+273=273K$:

    $\triangle T=\frac{2,26\cdot 10^6\cdot 10^{-2}+4,2\cdot 10^3\cdot 10^{-2}10^2-6\cdot 10^{-2}\cdot 3,3\cdot 10^5}{4,2\cdot 10^3\cdot 5,7\cdot 10^{-1}}\approx 3\left(К\right)$тогда T=273+3=276 (K)

    Ответ: Температура воды в сосуде после установления теплового равновесия станет равна 276 К.

    spravochnick.ru

    Агрегатные состояния вещества

    Самые известные агрегатные состояния вещества

    В зависимости от температуры и давления любое вещество способно принимать различные агрегатные состояния. Каждое такое состояние характеризуется определенными качественными свойствами, которые остаются неизменными в рамках температур и давлений, требуемых для данного агрегатного состояния.

    К характерным свойствам агрегатных состояний можно отнести, например, способность тела, находящегося в твердом состоянии, сохранять свою форму, или наоборот – способность жидкого тела изменять форму. Однако, иногда границы между различными состояниями вещества довольно размыты, как в случаях с жидкими кристаллами, либо так называемыми «аморфными телами», которые могут быть упругими как твердые тела и текучими как жидкости.

    Переход между агрегатными состояниями может происходить с выделением свободной энергии, изменением плотности, энтропии или других физических величин. Переход от одного агрегатного состояния к другому называется фазовым переходом, а явления, сопровождающие такие переходы – критическими явлениями.

    Список известных агрегатных состояний

    Твердое тело

    Мезофаза

    Жидкость

    Газ

    Плазма

    Квантовый газ

    Аморфные тела(в т. ч. стеклообразные)

    Твердые тела, атомы или молекулы которых не образуют кристаллическую решетку.

    Кристаллы

    Твердые тела, атомы или молекулы которых образуют кристаллическую решетку.

    Жидкие кристаллы

    Жидкий кристалл – это такое фазовое состояние, во время которого вещество одновременно обладает как свойствами жидкостей, так и свойствами кристаллов.

    Расплав

    Состояние вещества при температурах, выше температуры плавления и ниже температуры кипения.

    Перегретая жидкость

    Жидкость, температура которой превышает температуру кипения.

    Переохлажденная жидкость

    Жидкость, температура которой меньше температуры кристаллизации.

    Растянутая жидкость

    Состояние жидкого вещества при отрицательном давлении, вызываемым силами Ван-дер-Ваальса (силами притяжения между молекулами).

    Сверхкритическая жидкость

    Состояние жидкости при температуре выше критической точки.

    Квантовая жидкость(сверхтекучесть)

    Жидкость, на свойства которой влияют квантовые эффекты.

    Реальный газ

    Состояние вещества, имеющего очень слабые связи между молекулами или атомами. Не поддается математическому описанию идеального газа.

    Вырожденный газ

    Газ, на свойства которого влияют квантовые эффекты.

    Электромагнитная

    Агрегатное состояние, представленное набором отдельных заряженных частиц, суммарный заряд которых в любом объеме системы равен нулю.

    Кварк-глюонная

    Состояние вещества, при котором оно представляет собой набор глюонов, кварков и антикварков.

    Глазма

    Кратковременное состояние, во время которого глюонные силовые поля натягиваются между ядрами. Предшествует кварк-глюонной плазме.

    Ферми-газ

    Газ, состоящий из фермионов, на свойства которого влияют квантовые эффекты.

    Конденсат Бозе-Эйнштейна

    Газ, состоящий из бозонов, на свойства которого влияют квантовые эффекты.

    spacegid.com

    Агрегатные состояния вещества • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

    Движение в настоящий момент остаётся прошлым в изменениях движений других носителей.[quote="AnaLog"]Гы-гы-гы...Какая может быть тонкость там, где всё измеряется одной линейкой? "Тонкость" возникает в одном случае, если в глазах двоится!Вот пример:[quote]Противостояния размерностей рождают точку равновесия с [b]двумя сторонами-личиками[/b], а давления в их затылки, в спины, сталкивают за линию равновесия, нарушая её, возбуждая стремление к восстановлению равенства размерных частей пространства и равновесия центробежных (+) и центростремительных (-) движений- сдвигов их размерных частей структурного пространства, что вдоль вертикали действия сил тяжести и антитяжести, как вдоль радиусов, сходящихся к центру кривизны, как к нулевой точке координат, своим нарушением создаёт поступательно-возвратные, откатные движения, гравитационные, которые принимают форму орбит разной геометрической формы-эллипсов. А измеряется размерность пространства линейкой с разными масштабами.[/quote] [quote]«Неуловимое время измеряется уловимым, закольцованным в орбиты разных радиусов, движением...[/quote]Я устал хохотать! А песочных часов вам недостаточно? Для вас песочные часы, это слишком мелко? А орбиты одного радиуса тоже недостаточно? А электронные часы с кварцевым стабилизатором частоты тоже не годятся,но есть же часы, которые считаются эталонными... Ядерные кажется... на ядерном переходе работают. Так нет, вам две орбиты нужны... Выпил наверное, мало :(ладно, возьмите всё, что вам нужно, и проведите измерения, которые можно повторить и в вашем отсутствии и которые докажут существование эээээпрошлого движения, которое является массой, кажется , нонешней.Тока не смешите заявлениями о том, что инерция -это тоже прошлое движение.Пивень, вы пустозвон, который ничего не может доказать, или показать что-либо в научном плане новое, повторяемое...

    Начните измерения и окажется, что всё давно измерено и всё давно просчитано!Прошлое движение, говорите? Возьмите настояшее движение и через мгновение оно станет прошлым! И что изменилось? где новая масса? Блин, все просчитывается известными кинематическими формулами, а вы при этом тут со своей теорией лишний!!! [/quote]Если Вы не принимаете моё объяснение, то сами объясните, как рождается первичное движение? Как первичное неуловимое движение закольцовывается и в таком состоянии повторяется много раз, как и обращение Земли с повторениями лета и зимы, что мы воспринимаем массой-симбиозом движения и части пространства? Прошлое движение проявляется, материализуется через труд-инерцию, перелетающую на препятствие и изменяющее его форму и направленность движения. Настоящее движение (например, автомобиля, который своим движением перевозит груз с одного места на другое) работой переносится на объект, когда инерцией движение от одного носителя (хозяина) переходит к другому носителю (хозяину). Движения работают в момент настоящего времени, но настоящее время сменяется очередным настоящим временем, а предыдущее настоящее становится прошлым временем и его движением. Если время остановить невозможно, то движения останавливаются там, где затихает их инерция в результате торможения-передачи движения от одного тела другим телам среды.2.5.2015г. Пивень Григорий.

    elementy.ru