Agregatne stanja materije (Od latinskog agrege - pridajem, povezujem) - to su stanja iste tvari, prijelazi između koje odgovaraju promjenama u obliku skoka u slobodnoj energiji, entropiji, gustoći i drugim fizičkim parametrima tvari.
Plin (Francuski Gaz, koji se dogodio iz grčkog kaosa - kaosa) je agregantno stanje tvari u kojoj su sile interakcije njegovih čestica ispunjavaju sve volumen koji im je zanemariv. U plinovima su intermolekularne udaljenosti velike i molekule se kreću gotovo slobodno.
- Gaza se može promatrati kao značajno pregrijani ili neusporedivi parovi.
- Iznad površine svake tekućine zbog isparavanja je parna. Uz povećanje tlaka pare na određenu granicu, nazvana zasićeni tlak pare, isparavanje tekućine je prekinut, jer tlak pare i tekućina postaje isti.
- Smanjenje volumena zasićenog para uzrokuje kondenzaciju dijela pare, a ne povećanje tlaka. Stoga tlak pare ne može biti veći od tlaka zasićene pare. State zasićenja karakterizira masa zasićena u 1M masi zasićene pare, koja ovisi o temperaturi. Bogati parovi mogu postati nezasićeni ako povećate svoj volumen ili povećati temperaturu. Ako je temperatura para mnogo veća od točke vrenja koja odgovara tom tlaku, parna se zove pregrijavana.
Plazma To se naziva djelomično ili potpuno ionizirani plin, u kojem je gustoća pozitivnih i negativnih optužbi gotovo isti. Sunce, zvijezde, oblaci međuzvjezdane tvari sastoje se od plinova - neutralne ili ionizirane (plazme). Za razliku od drugih agregativnih stanja plazme, to je plin nabijenih čestica (iona, elektrona), koji električno djeluju jedni s drugima na velikim udaljenosti, ali nemaju ni susjeda ni susjeda ili daleke naloge na mjestu čestica.
Tekući - Ovo je ukupno stanje tvari, intermedijar između krute i plinovite.
- Tekućine su svojstvene nekim značajkama krutine (zadržava svoj volumen, tvori površinu, ima određenu vlačnu čvrstoću) i plin (uzima oblik posude u kojem se nalazi).
- Toplinsko gibanje molekula (atoma) tekućine je kombinacija malih oscilacija u blizini ravnotežnih položaja i čestih snimanja iz jednog ravnotežnog položaja u drugu.
- U isto vrijeme, spori pokreti molekula i njihovih oscilacija u malim količinama javljaju, česte bacale molekula krše daleko red na mjestu čestica i odrediti fluidnost tekućine, a male oscilacije u blizini ravnotežne položaja određuju postojanje u diphiju -Order tekućine.
Tekućine i krute tvari, za razliku od plinova, mogu se smatrati visoko kondenziranim medijima. U njima, molekule (atomi) nalaze se mnogo bliže jedni drugima i snazi \u200b\u200binterakcije nekoliko narudžbi veličine veće nego u plinovima. Stoga tekućine i krute tvari imaju znatno ograničene mogućnosti proširenja, nije očito proizvoljna volumena, a pri konstantnom tlaku i temperaturi zadržavaju svoj volumen, u kojem iznosu nisu postavljeni. Prijelazi iz više naručene strukture agregatnog stanja u manje naručeno može se dogoditi kontinuirano. U tom smislu, umjesto koncepta agregatne države, preporučljivo je koristiti širi koncept - koncept faze.
Faza Kombinacija svih dijelova sustava, koji imaju isti kemijski sastav i nalaze se u istom stanju. To je opravdano istovremenim postojanjem termodinamički ravnotežnih faza u multipaznom sustavu: tekućine sa zasićenim trajektom; voda i led na točki taljenja; dvije neuspješne tekućine (smjesa vode s trietilaminom), naznačene koncentracijama; Postojanje amorfnih krutina koje čuvaju strukturu tekućine (amorfno stanje).
Amorfno čvrsto stanje To je vrsta supercourse tekućeg stanja i razlikuje se od konvencionalnih tekućina s značajno višim viskoznosti i numeričkim vrijednostima kinetičkih karakteristika.
Kristalno čvrsto stanje - To je agregatna država, koja karakteriziraju velike sile interakcije između čestica tvari (atomi, molekule, iona). Čestice krutih tijela čine oscilacije u blizini prosječnih ravnotežnih položaja, nazvanih čvorovima kristalne rešetke; Struktura tih tvari karakterizira visok stupanj uređenosti (udaljenog i blizug reda) - naručivanje u rasporedu (koordinacijski nalog), u orijentaciji (orijentacijski nalog) strukturnih čestica, ili naručivanje fizičkih svojstava (na primjer, u orijentaciji magnetskih trenutaka ili električnih dipolnih trenutaka). Regija postojanja normalne tekuće faze za čiste tekućine, tekuće i tekuće kristale ograničeno je s niskih temperatura po faznim prijelazima, odnosno, u krutinu (kristalizaciju), superfluidnog i tekućeg anizotropnog stanja.
Agregatno stanje tvari naziva se njegova sposobnost održavanja oblika i volumena. Dodatna značajka - načini prijelaza tvari njihovog jedinstvenog agregatnog stanja u drugu. Na temelju toga postoje tri agregatna stanja: čvrsta, tekućina i plin. Vidljiva svojstva su kako slijedi:
Čvrsto tijelo - zadržava i oblik i volumen. Može se pomaknuti u tekućinu talištem i izravno u plin sublimacijom.
- Tekućina - zadržava volumen, ali ne i oblik, to jest, ima fluidnost. Prolivena tekućina nastoji rasti neograničeno na površini na kojoj se izlije. U krutoj boji, tekućina se može kretati kristalizacijom i plinom - isparavanjem.
- plin - ne čuva ni oblike ili volumen. Plina iz nekog proširenja nastoji proširiti u svim smjerovima na neodređeno vrijeme. Da biste ga spriječili da to može samo moć gravitacije, zahvaljujući kojem Zemljina atmosfera ne rasipa u svemir. U tekućini, plin prolazi kondenzacijom, a izravno u krutinu može proći kroz taloženje.
Fazni prijelazi
Prijelaz tvari iz jednog agregatnog stanja na drugi naziva se fazna tranzicija, jer je znanstveno agregatna država faza tvari. Na primjer, voda može postojati u krutoj fazi (led), tekućini (obična voda) i plinovitom (vodenom paru).
Na primjeru vode je također dobro demonstriran. Objavljeno u dvorištu na sušenju u hladnom glamuroznom danu odmah zamrzava, ali nakon nekog vremena ispostavi se da je suhi: led je sublimiran, izravno se kreće u vodenu paru.
U pravilu, fazni prijelaz iz krute tvari u tekućini i plinu zahtijeva grijanje, ali temperatura medija ne povećava: toplinska energija ide na razbijanje unutarnjih spojeva u tvari. Ovo je tzv. Skrivena toplina. S prijelazima reverznim fazom (kondenzacija, kristalizacija), ova je toplina istaknuta.
To je razlog zašto tako opasne opekotine pare. Uzimajući na kožu, kondenzira se. Skrivena toplina isparavanja / kondenzacije vode je vrlo velika: voda u tom pogledu je abnormalna tvar; Zato je život na zemlji moguć. Kada gori trajekt, skrivena toplina kondenzacije vode "prikazuje" spaljenog mjesta je vrlo duboko, a posljedice pare opekotine su mnogo teže nego od plamena na istom području tijela.
Pseudophaza
Fluidnost tekuće faze tvari određena je njegovom viskoznošću, a viskoznost je priroda unutarnjih spojeva da je sljedeći dio posvećen. Viskoznost tekućine može biti vrlo visoka, a takva tekućina može biti neprimjetno teći za oko.
Klasični primjer - staklo. To nije čvrsta, već vrlo viskozna tekućina. Imajte na umu da staklene liste u skladištima nikada nisu pohranjuju probušene na zid. Nakon nekoliko dana, oni će ići pod vlastitim ozbiljnosti i neće biti neprikladni za uporabu.
Drugi primjeri pseudoidnih tijela - cipela var i građevinski bitumen. Ako zaboravite kutni komad bitumena na krovu, ljeti će se širiti u peleta i štapići u bazu. Pseutualna tijela kako bi se razlikovala priroda taljenja: sadašnjost tijekom njega zadržava svoj oblik dok se pogled ne rasprši (lemnik kada lemljenje), ili plutaju, lansiraju i struje (led). Vrlo viskozne tekućine postupno se omekšaju kao isti var ili bitumen.
Izuzetno viskozne tekućine, čija fluidnost nije vidljiva već dugi niz godina i desetljeća su plastika. Visoka sposobnost očuvanja obrasca osigurava ogromna molekularna težina polimera, u tisućama i milijunima atoma vodika.
Struktura faznih tvari
U plinskoj fazi molekule ili atoma tvari, to je vrlo daleko jedni od drugih, mnogo puta više od udaljenosti između njih. Oni međusobno djeluju međusobno i nepravilno, samo u sudarima. Samostalna interakcija elastična: sudari se poput čvrstih kuglica i odmah raspršene.
U molekuli tekućine / atomi stalno se "osjećaju" međusobno zbog vrlo slabih veza kemijske prirode. Te su obveznice rastrgane cijelo vrijeme i ponovno se ponovno obnovljene, fluidne molekule se kontinuirano pomiču u odnosu na drugu, tako da tekućina i teče. Ali kako biste ga pretvorili u plin, morate odmah razbiti sve veze i treba mnogo energije, jer tekućina i sprema volumen.
Voda u tom smislu razlikuje se od drugih tvari činjenicom da su njegove molekule u tekućini povezane s takozvanim vodikovim vezama, vrlo izdržljivim. Stoga, voda i mogu biti tekući s normalnom temperaturom. Mnoge tvari s molekularnom težinom u desetinama i stotinama puta više od vode, u normalnim uvjetima - plinovi, kao barem normalan plin za kućanstvo.
U čvrstom, sve njegove molekule čvrsto su na svojim mjestima zbog jakih kemijskih veza između njih, tvoreći kristalnu rešetku. Pravilni oblici kristali zahtijevaju posebne uvjete za njihov rast i stoga su u prirodi rijetki. Većina solidnih tijela čvrsto su sretne sile mehaničkih i električnih prirodnih konglomerata malih i najmanjih kristalnih kristala.
Ako je čitatelj doveden da vidi, na primjer, napuknuta polu-osovina automobila ili zrna lijevanog željeza, tada su žitarice kristalita na sloju vidljive s jednostavnim okom. I na fragmentima slomljenih porculana ili faience jela može se promatrati ispod povećala.
Plazma
Fizika dodjeljuje četvrto agregatno stanje tvari - plazmi. U plazmi, elektroni su rastrgani iz atomskih jezgri, a to je mješavina električno nabijenih čestica. Plazma može biti vrlo gusta. Na primjer, jedan kubični centimetar plazme iz crijeva zvijezda - bijeli patuljci, teži desetke i stotine tona.
Plazma je izolirana u zasebno agregatno stanje jer aktivno interagira s elektromagnetskim poljima zbog činjenice da se njegove čestice napuni. U slobodnom prostoru plazme, nastoji se proširiti, hladiti se i premjestiti na plin. No, pod utjecajem elektromagnetskih polja, može spasiti oblik i volumen kao čvrsto tijelo izvan posude. Ovaj objekt u plazmi koristi se u termonuklearnim energetskim reaktorima - prototipovima energetske instalacije budućnosti.
Agregatne stanja materije (Od latinskog agregovine - povezujem, povezujem) - to su stanja iste tvari, prijelazi između kojih odgovaraju promjenama nalik na skoku u slobodnoj energiji, gustoći i drugim fizičkim parametrima tvari.
Plin (Francuski Gaz, koji se dogodio iz grčkog kaosa - kaosa) - ovo je agregatno stanje tvariU kojoj su sile interakcije njegovih čestica ispunjavaju sve volumen koji im je zanemariv. U plinovima su intermolekularne udaljenosti velike i molekule se kreću gotovo slobodno.
Gaza se može promatrati kao značajno pregrijani ili neusporedivi parovi. Iznad površine svake tekućine zbog pare. Uz povećanje tlaka pare do određenog ograničenja, nazvana zasićeni tlak pare, isparavanje tekućine je prekinut, jer tekućina postaje ista. Smanjenje volumena zasićenog para uzrokuje dijelove pare, a ne povećanje tlaka. Dakle, tlak pare ne može biti veći. State zasićenja karakterizira masa zasićena u 1M masi zasićene pare, koja ovisi o temperaturi. Bogati parovi mogu postati nezasićeni ako povećate svoj volumen ili povećati temperaturu. Ako je temperatura para mnogo viša od točke koja odgovara tom tlaku, parena se zove pregrijavana.
Plazma je djelomično ili potpuno ionizirana plina, u kojoj je gustoća pozitivnih i negativnih troškova gotovo isti. Sunce, zvijezde, oblaci međuzvjezdane tvari sastoje se od plinova - neutralne ili ionizirane (plazme). Za razliku od drugih agregativnih stanja plazme, to je plin nabijenih čestica (iona, elektrona), koji električno djeluju jedni s drugima na velikim udaljenosti, ali nemaju ni susjeda ni susjeda ili daleke naloge na mjestu čestica.
Tekući- Ovo je ukupno stanje tvari, intermedijar između krute i plinovite. Tekućine su svojstvene nekim značajkama krutine (zadržava svoj volumen, tvori površinu, ima određenu vlačnu čvrstoću) i plin (uzima oblik posude u kojem se nalazi). Toplinsko gibanje molekula (atoma) tekućine je kombinacija malih oscilacija u blizini ravnotežnih položaja i čestih snimanja iz jednog ravnotežnog položaja u drugu. U isto vrijeme, spori pokreti molekula i njihovih oscilacija u malim količinama javljaju, česte bacale molekula krše daleko red na mjestu čestica i odrediti fluidnost tekućine, a male oscilacije u blizini ravnotežne položaja određuju postojanje u diphiju -Order tekućine.Tekućine i krute tvari, za razliku od plinova, mogu se smatrati visoko kondenziranim medijima. U njima, molekule (atomi) nalaze se mnogo bliže jedni drugima i snazi \u200b\u200binterakcije nekoliko narudžbi veličine veće nego u plinovima. Stoga, tekućine i krute tvari imaju znatno ograničene mogućnosti proširenja, ne zna se da se proizvoljno volumen, a sa konstanti zadržavaju svoj volumen, u kojem iznosu nisu postavljeni. Prijelazi iz više naručene strukture agregatnog stanja u manje naručeno može se dogoditi kontinuirano. U tom smislu, umjesto koncepta agregatne države, preporučljivo je koristiti širi koncept - koncept faze.
Faza Kombinacija svih dijelova sustava, koji imaju isti kemijski sastav i nalaze se u istom stanju. To je opravdano istovremenim postojanjem termodinamički ravnotežnih faza u multipaznom sustavu: tekućine sa zasićenim trajektom; voda i led na točki taljenja; dvije neuspješne tekućine (smjesa vode s trietilaminom), naznačene koncentracijama; Postojanje amorfnih krutina koje čuvaju strukturu tekućine (amorfno stanje).
Amorfno čvrsto stanje To je vrsta supercourse tekućeg stanja i razlikuje se od konvencionalnih tekućina s značajno višim viskoznosti i numeričkim vrijednostima kinetičkih karakteristika.
Kristalno čvrsto stanje - To je agregatna država, koja karakteriziraju velike sile interakcije između čestica tvari (atomi, molekule, iona). Čestice krutih tijela čine oscilacije u blizini prosječnih ravnotežnih položaja, nazvanih čvorovima kristalne rešetke; Struktura tih tvari karakterizira visok stupanj uređenosti (udaljenog i blizug reda) - naručivanje u rasporedu (koordinacijski nalog), u orijentaciji (orijentacijski nalog) strukturnih čestica, ili naručivanje fizičkih svojstava (na primjer, u orijentaciji magnetskih trenutaka ili električnih dipolnih trenutaka). Regija postojanja normalne tekuće faze za čiste tekućine, tekuće i tekuće kristale ograničeno je s niskih temperatura po faznim prijelazima, odnosno, u krutinu (kristalizaciju), superfluidnog i tekućeg anizotropnog stanja.
U svakodnevnoj praksi potrebno je nositi ne odvojeno s pojedinačnim atomima, molekulama i ionima, ali s pravim tvarima - skup velikog broja čestica. Ovisno o prirodi njihove interakcije razlikuju se četiri vrste agregatnog stanja: kruta, tekuća, plinovita i plazma. Tvar se može pretvoriti iz jednog agregatnog stanja na drugu kao rezultat odgovarajuće tranzicije faze.
Rezidencija tvari u određenom agregatnom stanju posljedica je sila koje djeluju između čestica, udaljenosti između njih i posebnosti njihovog pokreta. Svako agregatno stanje karakterizira skup određenih svojstava.
Svojstva tvari ovisno o agregatnom stanju:
| država | imovina |
| plivajući |
|
| tekući |
|
| teško |
|
U skladu sa stupnjem naručivanja u sustavu za svako agregatno stanje, karakteriziran je njegov vlastiti omjer između kinetičkih i potencijalnih energija čestica. U krutim tvarima, potencijal prevladava preko kinetičke, jer čestice zauzimaju određene položaje i samo oko njih mijenjaju oko njih. Za plinove, promatra se obrnuti odnos između potencijalnih i kinetičkih energija, kao posljedica toga da su molekule plina uvijek kaotični, a sile spojke su gotovo odsutne između njih, tako da plin uzima cijeli volumen. U slučaju tekućine, kinetičke i potencijalne čestice energije su približno iste, postoji ne-kruta veza između čestica, stoga tekućine su svojstvene fluidnošću i konstantnom s danim volumenom.
Kada čestice tvari tvore ispravnu geometrijsku strukturu, a energija veza između njih je veća od energije toplinskih fluktuacija, što sprječava uništenje uspostavljene strukture - to znači da je tvar u čvrstom stanju. No, počevši od neke temperature, energija toplinskih oscilacija premašuje energiju veza između čestica. U ovom slučaju, čestice, iako ostaju u kontaktu, kreću se u odnosu na drugo. Kao rezultat toga, geometrijska struktura je poremećena i tvar ulazi u tekuće stanje. Ako se toplinske oscilacije toliko povećaju da je komunikacija gotovo izgubljena između čestica, tvar dobiva plinovito stanje. U "idealnom" plinu, čestice se slobodno kreću u svim smjerovima.
Uz sve veću temperaturu, tvar se kreće iz naručenog stanja (krutina) u neuređenu stanje (plinoviti) tekuće stanje je međuprostorno uređenjem čestica.
Četvrto agregatno stanje naziva se plin u plazmi koji se sastoji od mješavine neutralnih i ioniziranih čestica i elektrona. Plazma se formira pod ultra-veznim temperaturama (10 5 -10 7 0 s) zbog znatne energije sudara čestica koje imaju maksimalni poremećaj pokreta. Obvezni znak plazme, kao i drugih stanja materije, je njezina elektronska maslativnost. No, kao rezultat poremećaja kretanja čestica u plazmi, mogu se pojaviti pojedinačni nabijeni mikrosoni, tako da postaje izvor elektromagnetskog zračenja. U plazmi se nalazi tvar na, zvijezde, drugi prostorni objekti, kao i s termonuklearnim procesima.
Svako agregatno stanje određuje se prvenstveno temperaturnim i tlačnim intervalima, stoga se koristi za vizualnu kvantitativnu karakteristiku, koristi se fazni dijagram tvari, što pokazuje ovisnost agregatnog stanja od tlaka i temperature.
Državni dijagram tvari s krivuljenjem krivulja prijelaz: 1 - Kristalizacije taljenja, 2 - kondenzacijski ključanje, 3 - Sublimacija-desublimacija
Dijagram statusa sastoji se od tri glavna područja koja odgovaraju kristalnim, tekućim i plinovitim stanjima. Odvojena područja odvojena su krivuljama koje odražavaju fazne prijelaze:
- Čvrsta stanja u tekućini i naprotiv, tekućina u krutinu (krivulja taljenja-kristalizacije - isprekidana zeleni graf)
- tekućina u plinovitoj i obrnutoj transformaciji plina u tekućinu (kondenzacija za kuhanje - plavi graf)
- Čvrsti stanje u plinovitim i plinovitim do krutih (sublimacijska krivulja-desublimacija je crveni raspored).
Koordinate raskrižja ovih krivulja nazivaju se trostruka točka, u kojoj u uvjetima određenog tlaka P \u003d P \u003d PC i određena temperatura t \u003d t u tvari može se odmah koegzistirati u tri agregatna stanja, a tekućina i čvrsto stanje imaju isti pritisak para. Koordinate P u i TB su jedine vrijednosti tlaka i temperature u kojima sva tri faze mogu istovremeno koegzistirati.
Točka na faznom dijagramu u fazi odgovara temperaturi TK - tzv. Kritične temperature, u kojoj je kinetička energija čestica premašuje energiju njihove interakcije i stoga je lice odvajanja između tekućih i plinskih faza izbrisano, a tvar postoji u plinovitom stanju za bilo koji tlak.
Iz analize faze dijagrama slijedi da pri visokom tlaku veću nego u trostruku točku (p b), zagrijavanje čvrstog kraja završava talište, na primjer, kada se taljenje p 1 nastaje u točki d., Daljnje povećanje temperature od T d do TE dovodi do kuhanja tvari na danom tlaku p 1. Na tlaku P2, manji od tlaka u trostrukoj točki p B, zagrijavanje tvari dovodi do njezina prijelaza izravno iz kristalnog do plinovitog stanja (točka p:), to jest, do sublimacije. Za većinu tvari, tlak u trostrukoj točki niži je od zasićenog tlaka parova (P u
P racija. U zagrijavanju kristala takve tvari, ne rastapaju i isparavaju, to jest, izloženo suzbuđivanje. Na primjer, kristali yoda ili "suhi led" (kruti co 2) ponašaju se tako.
Analiza stanja statusa tvari Plinoviti
U normalnim uvjetima (273 K, 101325 PA) u plinovitom stanju može se nalaziti kao jednostavne tvari čije se molekule sastoje od jednog (ne-NE, AR) ili iz nekoliko nekompliciranih atoma (H2, N2, O2) i složenih tvari s malom molarnoj masi (CH4, HCl, C2H6).
Budući da kinetička energija čestica plina premašuje njihovu potencijalnu energiju, molekule u plinovitom stanju kontinuirano su nepristojne. Zbog velikih udaljenosti između čestica intermolekularne interakcije sile u plinovima, tako beznačajno da nisu dovoljni da privuku čestice jedni drugima i drže ih zajedno. Zbog toga plinovi nemaju vlastiti oblik i karakteriziraju niska gustoća i visoka sposobnost komprimiranja i širenja. Stoga plin stalno pritisne zidove posude u kojem je jednako u svim smjerovima.
Proučavanje odnosa između najvažnijih parametara plina (tlaka P, temperatura T, količina tvari n, molarna masa m, masa M) koristi najjednostavniji model plinovitog stanja tvari - savršen plin.koji se temelji na sljedećim pretpostavkama:
- može se zanemariti interakcija između čestica plina;
- sve čestice su materijalne točkice koje nemaju vlastitu veličinu.
Najčešća jednadžba koja opisuje model savršenog plina smatra se Mendeleev-Klapairone Za jednu molitvu tvar:
Međutim, ponašanje stvarnog plina razlikuje se, kao pravilo, od savršenog. To je dospjelo, prvo, u činjenici da još uvijek postoje manje sile uzajamne privlačnosti između molekula stvarnog plina, koje u određenoj mjeri komprimiraju plin. S obzirom na to, ukupni tlak plina povećava se veličine a./ V 2.koji uzima u obzir dodatni unutarnji pritisak zbog međusobne privlačnosti molekula. Kao rezultat toga, ukupni tlak plina izražen je po mjeri P + ali/ V 2., Drugo, stvarne molekule plina imaju čak i malu, ali prilično određenu količinu b. Stoga je stvarni iznos svih plina u prostoru V - b. , Kada zamjenjuju razmatrane vrijednosti u jednadžbi MendeleEV-Klapairone, dobivamo jednadžbu stanja stvarnog plina, koji se zove van der Waals jednadžbu:
gdje ali i b. - Empirijski koeficijenti koji su definirani u praksi za svaki pravi plin. Utvrđeno je da koeficijent a. Ima veliku količinu za plinove koji se lako ukapljuju (na primjer, CO 2, NH3) i koeficijent b. - Naprotiv, što je veća veća veća veličina molekula plina (na primjer, plinoviti ugljikovodici).
Van der Waals jednadžba mnogo preciznije opisuje ponašanje stvarnog plina od jednadžbi MendeleEV-Klapairone, koja je ipak, zahvaljujući vizualnom fizičkom značenju se široko koristi u praktičnim izračunima. Iako je savršeno stanje plina granica, imaginarni slučaj, međutim, jednostavnost zakona koji reagiraju na to je mogućnost njihove uporabe za opisivanje svojstava mnogih plinova u uvjetima niskih tlakova i visoke temperature čini model savršenog plina vrlo udobno.
Tekuće stanje materije
Tekuće stanje bilo koje posebne tvari je termodinamički otporna u određeni temperaturni raspon i karakteristika tlaka za prirodu (sastav) ove tvari. Gornja temperaturna granica tekućeg stanja je točka vrenja iznad koje je tvar pod održivim tlakom u plinovitom stanju. Donja granica stabilnog stanja postojanja tekućine je temperatura kristalizacije (skrućivanje). Temperature vrenja i kristalizacije izmjerene na tlaku od 101,3 kPa nazivaju se normalno.
Za konvencionalne tekućine inherentne izotropije - ujednačenost fizikalnih svojstava u svim smjerovima unutar tvari. Ponekad se drugi pojmovi koriste za izotropnu: invarijantnu, simetriju u odnosu na izbor smjera.
U formiranju stavova o prirodi tekuće države, važna je ideja kritičkog stanja, koja je otvorila Mendeleev (1860.):
Kritično stanje je ravnotežno stanje u kojem ograničenje odvajanja između tekućine i trajekta nestaje, budući da tekućina i zasićena pare stječu istu fizikalna svojstva.
U kritičnom stanju, vrijednost obje gustoće i specifične količine tekućine i zasićene pare postaje ista.
Tekuće stanje tvari je međuprodukt između plinovitih i krutina. Neka svojstva donose tekuće stanje u čvrsto. Ako su krute tvari karakteristične za krutoredno naručivanje čestica, koje se proteže na udaljenost do stotina tisuća interatomskih ili intermolekularnih radijusa, zatim u tekućem stanju, obično se promatra, u pravilu, u pravilu, ne više od nekoliko desetaka naređenih čestica. Objašnjava se činjenicom da se naručivanje između čestica u različitim mjestima tekuće tvari brzo nastaje, a također brzo "omućenja" toplinske fluktuacije čestica. U isto vrijeme, ukupna gustoća "pakiranja" čestica razlikuje se malo od krutine, tako da gustoća tekućine nije jako drugačija od gustoće većine krutina. Osim toga, sposobnost tekućina na kompresiju je gotovo jednako mala kao u krutim tijelima (oko 20.000 puta manje od plinova).
Strukturna analiza potvrdila je da u tekućinama postoji tzv. srednji redŠto znači da je broj najbližih "susjeda" svake molekule i njihovog međusobnog mjesta otprilike isto u cijelom volumenu.
Nazvana je relativno mala količina različitih pripravaka čestica povezanih intermolekularnim interakcijom klastera , Ako su sve čestice u tekućini iste, tada se naziva takav klaster osnivač , U klasterima i suradnicima postoji blizu narudžbe.
Stupanj urednosti u različitim tekućinama ovisi o temperaturi. Na niskim temperaturama, blago premašuju točku taljenja, stupanj naručivanja položaja čestica je vrlo velik. Uz povećanje temperature, smanjuje se i kako se svojstva tekućine zagrijavaju, sve više i više se približava svojstvima plinova i dostizanje kritične temperature, razlika između tekućeg i plinovitih stanja nestaje.
Blizina tekuće stanje na krutu tvar potvrđena je vrijednostima standardne entalpy isparavanja DN 0 isparavanja i topljenja DN 0 taljenja. Podsjetiti da količina DN 0 isparavanja pokazuje količinu topline koja je potrebna za pretvaranje 1 moleći tekućinu u paru na 101,3 kPa; Ista količina topline konzumira se na kondenzaciji 1 moleći paru u tekućinu pod istim uvjetima (tj. DN 0 isparavanje \u003d DN 0 kondenzacija). Količina topline potrošene na konverziju 1 mola krutine u tekućinu na 101,3 kPa naziva se standardna taljenje entalpija; Ista količina topline se oslobađa tijekom kristalizacije 1 moleći tekućine pod normalnim tlakom (DN 0 tališta \u003d kristalizaciju DN 0). Poznato je da DN 0 isparavanje<< DН 0 плавления, поскольку переход из твердого состояния в жидкое сопровождается меньшим нарушением межмолекулярного притяжения, чем переход из жидкого в газообразное состояние.
Međutim, druga važna svojstva tekućine više nalikuju svojstva plinova. Dakle, kao što su plinovi, tekućine mogu teći - ova se nekretnina zove flu , Mogu odoljeti tijelu, to jest, oni su svojstveni viskoznost , Ta svojstva utječu na čvrstoću privlačnosti između molekula, molekulske mase tekuće tvari i drugih čimbenika. Viskoznost tekućine je približno 100 puta više od plinova. Baš kao i plinovi, tekućine se mogu razvijati, ali mnogo sporije, budući da su čestice tekućine pakirane gušće od čestica plina.
Jedna od najzanimljivijih svojstava tekuće države, koja nije karakteristična bez plinova ili za krute tvari, jest površinska napetost .
Shema napetosti površine tekućine Na molekuli, koja je u volumenu tekućine, intermolekularne sile jednako rade na svim stranama. Međutim, na površini tekućine, ravnoteža tih sila je slomljena, kao posljedica kojih su površinske molekule pod djelovanjem neke dobivene sile, koja se usmjerava u tekućinu. Iz tog razloga, površina tekućine je u stanju napetosti. Površinska napetost je minimalna sila koja drži čestice tekućine unutar i time sprječava smanjenje površine tekućine.
Struktura i svojstva krutina
Većina poznatih tvari prirodnog i umjetnog podrijetla u normalnim uvjetima su u čvrstom stanju. Od svih spojeva poznatih za danas, oko 95% odnose se na krute tvari koje su stekli važne, jer je to osnova ne samo strukturnog, već i funkcionalnih materijala.
- Građevinski materijali su krutine ili pripravci koji se koriste za proizvodnju radnika rada, kućanskih dobara i raznih drugih dizajna.
- Funkcionalni materijali su krute tvari, čiji je upotreba posljedica prisutnosti određenih korisnih svojstava u njima.
Na primjer, čelik, aluminij, beton, keramika pripadaju strukturnim materijalima i poluvodičima, fosforima - funkcionalnom.
U tvrdom stanju udaljenosti između čestica tvari je mala i imaju isti red kao i same čestice. Energija interakcije između njih je dovoljno velika, što sprječava slobodno kretanje čestica - mogu se mijenjati samo s obzirom na određene ravnotežne položaje, na primjer, oko čvorova kristalne rešetke. Nemogućnost čestica na slobodno kretanje dovodi do jedne od najkarakterističnih značajki krutih tvari - prisutnosti vlastitog oblika i volumena. Sposobnost komprimiranja krutina je vrlo beznačajna, a gustoća je visoka i malo ovisi o promjeni temperature. Svi procesi koji se pojavljuju u čvrstom tvari pojavljuju se polako. Zakoni stehiometrije za krute tvari imaju još jedan i, u pravilu, širi osjećaj nego za plinovite i tekuće tvari.
Detaljan opis krutih tvari je previše napon za ovaj materijal i stoga se smatra u pojedinačnim člancima :, i.
Da bi se razumjelo što agregatno stanje tvari, sjećate se ili zamislite sebe u ljetnim mjesecima u blizini rijeke s sladoledom u vašim rukama. Prekrasna slika, zar ne?
Dakle, u ovoj idililu, osim dobivanja zadovoljstva, još uvijek možete implementirati fizičko promatranje. Obratite pozornost na vodu. U rijeci je tekućina, u sastavu sladoleda u obliku ledene krutine, i na nebu u obliku oblaka - plinovitih. To jest, u isto vrijeme je u tri različita država. U fizici, to se naziva agregatno stanje tvari. Postoje tri ukupne stanja - čvrsta, tekuća i plinovita.
Promjene u agregativnim tvarima
Promjena agregatnih stanja materije možemo promatrati interno u prirodi. Voda s površine spremnika isparava, a oblikova se oblaci. Tako da tekućina ide u plin. Zimi se voda u rezervoarima zamrzava, pretvara u solidno stanje, au proljeće se ponovno topi, vraćajući se u tekućinu. Što se događa s molekulama tvari kada ga premjestite iz jednog stanja u drugu? Se mijenjaju? Da li, na primjer, ledene molekule se razlikuju od paru molekula? Odgovor je nedvosmislen: ne. Molekule ostaju apsolutno iste. Njihova kinetička energija varira i u skladu s tim svojstva tvari. Energija pare molekula je prilično velika da lete u različite smjerove, a kada se parna ohladi, kondenzira se u tekućinu, a energija molekula je još uvijek dovoljno za gotovo slobodno kretanje, ali nije dovoljno razbiti daleko od atrakcije drugih molekula i leprša. Uz daljnje hlađenje, voda se zamrzne, postaje čvrsto tijelo, a energija molekula nije dovoljna čak i za slobodno pomicanje unutar tijela. Oni se mijenjaju na jedno mjesto koje drže privlačnost drugih molekula.
Priroda kretanja i stanje molekula u različitim agregatnim stanjima tvari mogu se odraziti u sljedećoj tablici:
|
Agregatno stanje tvari |
Svojstva materije |
Udaljenost između čestica |
Interakcija čestica |
Priroda karaktera |
Red lokacije |
|
Ne čuva oblik i volumen |
Mnogo više veličina čestica samih |
Kaotični (neuredni) kontinuirani. Letjeti, ponekad se suočila. |
Mehanizam |
||
| Tekući |
Ne čuva oblik, sprema volumen |
Usporedivo s dimenzijama samih čestica |
Oklijevajte u blizini položaja ravnoteže, stalno skakanje s jednog mjesta na drugo. |
Mehanizam |
|
|
Čvrst |
Sprema obrazac i volumen |
Malo u usporedbi s veličinama čestica |
Vrlo jak |
Kontinuirano mijenjaju blizu ravnoteže |
U određenom redoslijedu |
Procesi u kojima postoji promjena u ukupnim stanjima tvari, samo šest.
Prijelaz tvari iz čvrstog stanja u tekućinu naziva se topljenje, obrnuti proces - kristalizacija, Kada tvar prolazi iz tekućine na plin, zove se isparavanje, plin do tekućine - kondenzacija, Prijelaz iz čvrstog stanja odmah na plin, zaobilazeći tekućinu, nazvan sublimacija, obrnuti proces - desublimacija.
- 1. taljenje
- 2. Kristalizacija
- 3. Raznolikost
- 4. Kondenzacija
- 5. Sublimacija
- 6. desublimacija
Primjeri svih tih prijelaza Promatrani smo u životu s vama. Led se topi, formirajući vodu, voda isparava, formirajući paru. Na suprotnoj strani para, kondenziraju, vraća se u vodu, a voda, zamrzavanje, postaje led. A ako mislite da ne znate procese sublimacije i desublimitacija, nemojte žuriti s zaključcima. Miris bilo kojeg čvrstog tijela nije ništa više od sublimacije. Dio molekula bježi iz tijela, formirajući plin koji možemo sojino. I primjer obrnutog procesa je uzorak na prozorima zimi, kada pare u zraku, zamrzavanje, naseljava se na staklu i formira bizarne uzorke.
