State agregate de materie (Din latin agrego - i atașați, eu asociază) - acestea sunt statele aceleiași substanțe, tranzițiile dintre care corespund schimbărilor în formă de salt în energia liberă, entropia, densitatea și alți parametri fizici ai substanței.
Gaz (Gazul francez, care a avut loc de la haosul grecesc - haos) este o stare agregativă a unei substanțe în care forțele interacțiunii particulelor sale se umple în tot volumul prevăzut pentru ele sunt neglijabile. În gaze, distanțele intermoleculare sunt mari și moleculele se mișcă aproape liber.
- Gaza poate fi privită ca perechi semnificativ supraîncălzite sau incomparabile.
- Deasupra suprafeței fiecărui lichid din cauza evaporării este abur. Cu o creștere a presiunii aburului la o anumită limită, numită o presiune saturată de abur, evaporarea fluidului este terminată, deoarece presiunea aburului și lichidul devine același.
- Reducerea volumului perechii saturate determină condensarea părții aburului și nu o creștere a presiunii. Prin urmare, presiunea aburului nu poate fi mai mare decât presiunea unui abur saturat. Starea de saturație este caracterizată de o masă de saturație conținută într-o masă de 1 m a unui abur saturat, care depinde de temperatură. O perechi bogate pot deveni nesaturate dacă creșteți volumul sau creșteți temperatura. Dacă temperatura perechii este mult mai mare decât punctul de fierbere corespunzător acestei presiuni, aburul este numit supraîncălzit.
Plasma. Se numește gaz parțial sau complet ionizat, în care densitatea încărcăturilor pozitive și negative este aproape aceeași. Soarele, stelele, norii substanței interstelare constau din gaze - neutre sau ionizate (plasmă). Spre deosebire de alte stări agregative ale plasmei, este un gaz de particule încărcate (ioni, electroni), care interacționează electric unul cu celălalt la distanțe mari, dar nu au ordine vecine sau îndepărtate în locația particulelor.
Lichid - Aceasta este o stare agregată de substanță, intermediar între solid și gazos.
- Lichidele sunt inerente unor caracteristici ale solidei (își păstrează volumul, formează o suprafață, are o anumită rezistență la tracțiune) și gaz (ia forma vasului în care este localizat).
- Mișcarea termică a moleculelor (atomii) lichidului este o combinație de oscilații mici în apropierea pozițiilor de echilibru și a spatelui frecvent dintr-o poziție de echilibru la altul.
- În același timp, mișcările lente ale moleculelor și oscilațiile lor în interiorul volumelor mici apar, aruncările frecvente ale moleculelor încalcă ordinea îndepărtată în locația particulelor și determină fluiditatea lichidelor și oscilațiile mici în apropierea pozițiilor de echilibru determină existența în Diph - lichide.
Lichidele și substanțele solide, în contrast cu gazele, pot fi considerate medii foarte condensate. În ele, moleculele (atomii) sunt situate mult mai aproape unul de celălalt și puterea interacțiunii mai multor ordine de mărime mai mare decât în \u200b\u200bgaze. Prin urmare, fluidele și substanțele solide au oportunități de expansiune limitate în mod substanțial, nu este evident un volum arbitrar, și la o presiune și o temperatură constantă, își păstrează volumul, în ce sumă nu sunt plasate. Tranzițiile dintr-o structură mai ordonată a unei stări agregate în mai puțin ordonate pot apărea în mod continuu. În acest sens, în loc de conceptul de stat agregat, este recomandabil să se utilizeze un concept mai larg - conceptul de fază.
Fază O combinație a tuturor părților sistemului, care au aceeași compoziție chimică și se află în aceeași stare. Acest lucru este justificat de existența simultană a fazelor de echilibru termodinamic într-un sistem multifazic: fluide cu feribotul său saturat; apă și gheață la punctul de topire; două lichide nereușite (un amestec de apă cu trietilamină), caracterizat prin concentrații; Existența unor solide amorfe care păstrează structura fluidului (stare amorfă).
Starea solidă amorfă Este un tip de stare lichidă de supercurse și diferă de lichide convenționale cu vâscozitate semnificativ mai mare și valori numerice ale caracteristicilor cinetice.
Starea solidă cristalină - Aceasta este o stare agregată, care se caracterizează prin forțele mari ale interacțiunii dintre particulele unei substanțe (atomi, molecule, ioni). Particulele de corpuri solide fac oscilații în apropierea pozițiilor medii de echilibru, numite noduri ale laticii de cristal; Structura acestor substanțe se caracterizează printr-un grad ridicat de ordonanță (îndepărtat și apropiat) - ordonarea în aranjament (ordin de coordonare), în orientare (ordin orientativ) a particulelor structurale sau ordonarea proprietăților fizice (de exemplu, în orientarea momentelor magnetice sau a momentelor dipole electrice). Regiunea existenței unei faze lichide normale pentru lichidele pure, cristalele lichide și lichide este limitată la temperaturi scăzute prin tranziții de fază, respectiv în stare solidă (cristalizare), superfluid și stare lichidă anizotropă.
Starea agregată a substanței se numește capacitatea sa de a-și menține forma și volumul. Funcția suplimentară - Modalități de tranziție a substanței statului lor agregat unic la altul. Pe baza acestui fapt, există trei state agregate: solide, lichide și gaze. Proprietățile vizibile ale acestora sunt după cum urmează:
Corpul solid - păstrează atât forma, cât și volumul. Se poate muta atât în \u200b\u200blichid, topind și direct în gaz prin sublimare.
- lichid - păstrează volumul, dar nu este o formă, adică are o fluiditate. Lichidul vărsat încearcă să crească nelimitat pe suprafața pe care este turnat. Într-un solid, lichidul se poate deplasa prin cristalizare și în gaz - prin evaporare.
- Gaz - nu păstrează nici formele sau volumul. Gazul din unele extensii încearcă să se extindă în toate direcțiile pe termen nelimitat. Pentru a împiedica acest lucru, nu poate decât puterea gravitației, datorită căreia atmosfera Pământului nu disipează în spațiu. În lichid, gazele trece prin condensare și direct în solid poate trece prin depunere.
Tranziții de fază
Trecerea unei substanțe de la un stat agregat la alta se numește o tranziție de fază, deoarece statul agregat științific este faza substanței. De exemplu, apa poate exista în fază solidă (gheață), lichid (apă obișnuită) și gaze (vapori de apă).
Pe exemplul de apă este de asemenea bine demonstrat. Postat în curte privind uscarea într-o zi plină de farmec înghețată imediat, dar după o anumită perioadă de timp se dovedește a fi uscată: gheața este sublimată, în mișcare directă în vapori de apă.
De regulă, tranziția de fază de la un solid în lichid și gaz necesită încălzire, dar temperatura mediului nu crește: energia termică merge pentru a sparge conexiunile interne în substanță. Aceasta este așa-numita căldură ascunsă. Cu tranziții de fază inversă (condens, cristalizare), această căldură este evidențiată.
De aceea, arsurile atât de periculoase ale aburului. Ajunge pe piele, este condensat. Căldura ascunsă de evaporare / condensarea apei este foarte mare: apa în acest sens este o substanță anormală; De aceea este posibilă viața pe pământ. La arderea unui feribot, o căldură ascunsă de condensare a apei "afișează" locul ars este foarte profund, iar consecințele arsurii de abur sunt mult mai greu decât din flacăra din aceeași zonă a corpului.
Pseudofaza.
Fluiditatea fazei lichide a substanței este determinată de vâscozitatea sa, iar vâscozitatea este natura conexiunilor interne pe care următoarea secțiune este dedicată. Viscozitatea lichidului poate fi foarte mare, iar un astfel de lichid poate curge imperceptibil pentru ochi.
Exemplu clasic - sticlă. Nu este un solid, ci un lichid foarte vâscos. Vă rugăm să rețineți că foile de sticlă din depozitele nu sunt stocate niciodată scurs la perete. După câteva zile, vor merge sub severitatea lor și vor fi nepotrivite pentru utilizare.
Alte exemple de corpuri pseudoid - Var de pantofi și bitum de construcție. Dacă uitați bucata unghiulară de bitum pe acoperiș, în vară se va răspândi în peletă și se vor lipi de bază. Corpurile pseuduale pentru a se distinge de prezentul prin natura topirii: prezentul în timpul ei își păstrează forma până când privirea este răspândită (lipit atunci când lipire), sau float, lansează și fluxuri (gheață). Un fluide foarte vâscoase se înmoaie treptat ca aceeași var sau bitum.
Fluidele extrem de vâscoase, al căror fluiditate nu este vizibilă de mulți ani și decenii, sunt materiale plastice. Abilitatea ridicată de a păstra formularul este asigurată de o greutate moleculară imensă de polimeri, în multe mii și milioane de atomi de hidrogen.
Structura substanțelor de fază
În faza gazoasă a moleculei sau atomilor substanței, este foarte departe una de alta, de multe ori mai mult decât distanța dintre ele. Ei interacționează reciproc ocazional și neregulat, numai în coliziuni. Interacțiunea în sine elastică: sa ciocnit ca niște bile solide și imediat împrăștiate.
În molecula de fluid / atomii în mod constant "simt" reciproc, datorită legăturilor foarte slabe de natură chimică. Aceste legături sunt rupte tot timpul și imediat restaurate din nou, moleculele fluide sunt mutate continuu reciproc, astfel încât lichidul și fluxurile. Dar, pentru ao transforma în gaz, trebuie să spargeți imediat toate legăturile și are nevoie de o mulțime de energie, deoarece lichidul și salvează volumul.
Apa în acest sens diferă de alte substanțe prin faptul că moleculele sale din lichid sunt asociate cu așa-numitele legături de hidrogen, destul de durabile. Prin urmare, apă și poate fi lichid cu temperatură normală. Multe substanțe cu greutate moleculară în zeci și de sute de ori mai mult decât cea a apei, în condiții normale - gaze, ca cel puțin gazos natural.
Într-un solid, toate moleculele sale sunt ferm în locurile lor datorită legăturilor chimice puternice între ele, formând o latură cristalină. Cristalele de formă corectă necesită condiții speciale pentru creșterea lor și, prin urmare, în natură sunt rare. Cele mai multe corpuri solide sunt ferm lungi de forțele conglomeratelor de natură mecanică și electrică de cristaline mici și cele mai mici - cristalite.
Dacă cititorul a fost adus pentru a vedea, de exemplu, o semi-axă crăpată a unei mașini sau a unui boabe de fontă, apoi boabele de cristalite pe strat sunt vizibile acolo cu un ochi simplu. Și pe fragmente de mâncăruri de porțelan sparte sau faianta pot fi observate sub geamul de lupă.
Plasma.
Fizica alocă cea de-a patra stare agregată a substanței - plasmă. În plasmă, electronii sunt rupte de la nucleele atomice și este un amestec de particule încărcate electric. Plasma poate fi foarte densă. De exemplu, un centimetru de plasmă cubică din intestinele stelelor - pitici albi, cântărește zeci și sute de tone.
Plasma este izolată într-o stare agregată separată, deoarece interacționează în mod activ cu câmpurile electromagnetice datorită faptului că particulele sale sunt încărcate. În spațiul liber al plasmei, încearcă să se extindă, să răciți și să vă deplasați la gaz. Dar sub influența câmpurilor electromagnetice, acesta poate salva forma și volumul ca un corp solid în afara vasului. Această proprietate cu plasmă este utilizată în reactoarele energetice termonucleare - prototipuri ale instalării energetice a viitorului.
State agregate de materie (De la Aggrego Latin - i atașați, eu asociază) - acestea sunt statele aceleiași substanțe, tranzițiile dintre care corespund schimbărilor asemănătoare saltului în energia liberă, densitatea și alți parametri fizici ai substanței.
Gaz (gaz francez, care a avut loc din haosul grecesc - haos) - aceasta este starea agregată a substanțeiÎn care forțele interacțiunii particulelor sale se umple în tot volumul prevăzut sunt neglijabile. În gaze, distanțele intermoleculare sunt mari și moleculele se mișcă aproape liber.
Gaza poate fi privită ca perechi semnificativ supraîncălzite sau incomparabile. Deasupra suprafeței fiecărui lichid datorită aburului. Cu o creștere a presiunii aburului la o anumită limită, numită o presiune saturată de abur, evaporarea fluidului este terminată, deoarece lichidul devine același. Reducerea volumului perechii saturate cauzează părți de abur și nu o creștere a presiunii. Prin urmare, presiunea aburului nu poate fi mai mare. Starea de saturație este caracterizată de o masă de saturație conținută într-o masă de 1 m a unui abur saturat, care depinde de temperatură. O perechi bogate pot deveni nesaturate dacă creșteți volumul sau creșteți temperatura. Dacă temperatura perechii este mult mai mare decât punctul corespunzător acestei presiuni, aburul este numit supraîncălzit.
Plasma este gazul ionizat parțial sau complet, în care densitatea încărcăturilor pozitive și negative este aproape aceeași. Soarele, stelele, norii substanței interstelare constau din gaze - neutre sau ionizate (plasmă). Spre deosebire de alte stări agregative ale plasmei, este un gaz de particule încărcate (ioni, electroni), care interacționează electric unul cu celălalt la distanțe mari, dar nu au ordine vecine sau îndepărtate în locația particulelor.
Lichid- Aceasta este o stare agregată de substanță, intermediar între solid și gazos. Lichidele sunt inerente unor caracteristici ale solidei (își păstrează volumul, formează o suprafață, are o anumită rezistență la tracțiune) și gaz (ia forma vasului în care este localizat). Mișcarea termică a moleculelor (atomii) lichidului este o combinație de oscilații mici în apropierea pozițiilor de echilibru și a spatelui frecvent dintr-o poziție de echilibru la altul. În același timp, mișcările lente ale moleculelor și oscilațiile lor în interiorul volumelor mici apar, aruncările frecvente ale moleculelor încalcă ordinea îndepărtată în locația particulelor și determină fluiditatea lichidelor și oscilațiile mici în apropierea pozițiilor de echilibru determină existența în Diph - lichide.Lichidele și substanțele solide, în contrast cu gazele, pot fi considerate medii foarte condensate. În ele, moleculele (atomii) sunt situate mult mai aproape unul de celălalt și puterea interacțiunii mai multor ordine de mărime mai mare decât în \u200b\u200bgaze. Prin urmare, fluidele și substanțele solide au oportunități de extensie limitate în mod substanțial, nu se știe că ia un volum arbitrar, iar cu constante își păstrează volumul, în ce sumă nu sunt plasate. Tranzițiile dintr-o structură mai ordonată a unei stări agregate în mai puțin ordonate pot apărea în mod continuu. În acest sens, în loc de conceptul de stat agregat, este recomandabil să se utilizeze un concept mai larg - conceptul de fază.
Fază O combinație a tuturor părților sistemului, care au aceeași compoziție chimică și se află în aceeași stare. Acest lucru este justificat de existența simultană a fazelor de echilibru termodinamic într-un sistem multifazic: fluide cu feribotul său saturat; apă și gheață la punctul de topire; două lichide nereușite (un amestec de apă cu trietilamină), caracterizat prin concentrații; Existența unor solide amorfe care păstrează structura fluidului (stare amorfă).
Starea solidă amorfă Este un tip de stare lichidă de supercurse și diferă de lichide convenționale cu vâscozitate semnificativ mai mare și valori numerice ale caracteristicilor cinetice.
Starea solidă cristalină - Aceasta este o stare agregată, care se caracterizează prin forțele mari ale interacțiunii dintre particulele unei substanțe (atomi, molecule, ioni). Particulele de corpuri solide fac oscilații în apropierea pozițiilor medii de echilibru, numite noduri ale laticii de cristal; Structura acestor substanțe se caracterizează printr-un grad ridicat de ordonanță (îndepărtat și apropiat) - ordonarea în aranjament (ordin de coordonare), în orientare (ordin orientativ) a particulelor structurale sau ordonarea proprietăților fizice (de exemplu, în orientarea momentelor magnetice sau a momentelor dipole electrice). Regiunea existenței unei faze lichide normale pentru lichidele pure, cristalele lichide și lichide este limitată la temperaturi scăzute prin tranziții de fază, respectiv în stare solidă (cristalizare), superfluid și stare lichidă anizotropă.
În practica de zi cu zi, este necesar să se ocupe separat cu atomii, moleculele și ionii individuali, ci cu substanțe reale - un set de un număr mare de particule. În funcție de natura interacțiunii lor, se disting patru tipuri de stare agregată: solid, lichid, gazos și plasmă. Substanța se poate întoarce de la o stare agregată la altul ca urmare a tranziției de fază corespunzătoare.
Reședința unei substanțe într-o anumită stare agregată se datorează forțelor care acționează între particule, distanța dintre ele și particularitățile mișcării lor. Fiecare stare agregată este caracterizată printr-un set de anumite proprietăți.
Proprietățile substanțelor în funcție de starea agregată:
| stat | proprietate |
| gazos |
|
| lichid |
|
| greu |
|
În conformitate cu gradul de ordonare în sistem pentru fiecare stat agregat, se caracterizează propriul raport între energiile cinetice și potențiale ale particulelor. În solide, potențialul predomină peste cinetică, deoarece particulele ocupă anumite poziții și fluctuează numai în jurul lor. Pentru gazele, se observă relația inversă dintre energii potențiale și cinetice, ca o consecință că moleculele de gaz sunt întotdeauna haotice, iar forțele ambreiajului sunt aproape absente între ele, astfel încât gazul ia întregul volum. În cazul fluidelor, energia cinetică și potențială a particulelor sunt aproximativ aceleași, există o legătură ne-rigidă între particule, prin urmare fluidele sunt inerente fluidității și constante cu un volum dat.
Atunci când particulele de substanță formează structura geometrică corectă, iar energia legăturilor dintre ele este mai mare decât energia fluctuațiilor termice, care împiedică distrugerea structurii stabilite - înseamnă că substanța este într-o stare solidă. Dar pornind la o anumită temperatură, energia oscilațiilor termice depășește energia legăturilor dintre particule. În acest caz, particulele, deși rămân în contact, se deplasează reciproc. Ca rezultat, structura geometrică este perturbată și substanța intră într-o stare lichidă. Dacă oscilațiile termice cresc atât de mult încât comunicarea este aproape pierdută între particule, substanța dobândește o stare gazoasă. În gazul "ideal", particulele se mișcă liber în toate direcțiile.
Cu o temperatură crescătoare, substanța se deplasează dintr-o stare comandată (solidă) într-o stare lichidă de stare neordonată (gazoasă) este intermediară prin ordinea particulelor.
A patra stare agregată se numește gaz plasmă, constând dintr-un amestec de particule neutre și ionizate și electroni. Plasma este formată sub temperaturi ultrahigh (10 5 -10 7 0 s) datorită energiei considerabile a coliziunii particulelor care au tulburarea maximă a mișcării. Un semn obligatoriu de plasmă, precum și alte stări de chestiune, este prezentarea sa electronică. Dar, ca urmare a tulburării mișcării particulelor în plasmă, pot apărea microsonii individuale încărcate, deci devine sursa de radiații electromagnetice. În starea de plasmă există o substanță, stele, alte obiecte spațiale, precum și cu procese termonucleare.
Fiecare stat agregat este determinat în primul rând de intervalele de temperatură și de presiune, prin urmare, pentru o caracteristică cantitativă vizuală, se utilizează o diagramă de fază a unei substanțe, ceea ce arată dependența stării agregate de la presiune și temperatură.
Diagrama de stat a substanței cu curbele de tranziție strâmbă: 1 - cristalizare de topire, 2 - fierbere de condens, 3 - Dezaublimare sublimare
Diagrama de stare este formată din trei zone principale care corespund stărilor cristaline, lichide și gazoase. Zonele separate sunt separate prin curbe care reflectă tranzițiile fazelor:
- stare solidă în lichid și, dimpotrivă, lichid în solid (curba de cristalizare - grafic verde punctat)
- lichid în transformarea gazelor gazoase și inverse în lichid (curba de fierbere-condensare - grafic albastru)
- o stare solidă în gaze și gaze la solid (curba sublimare-desublimlimare este un program roșu).
Coordonatele intersecției acestor curbe sunt numite un punct triplu, în care, în condiții de o anumită presiune p \u003d PC și o anumită temperatură t \u003d t în substanță poate coexista imediat în trei stări agregate și starea solidă aceeași presiune de abur. Coordonatele lui P în și T B sunt singurele valori ale presiunii și temperaturilor în care toate cele trei faze pot coexista simultan.
Punctul la diagrama de stare a fazei corespunde temperaturii tk - așa-numita temperatură critică, în care energia de particule cinetică depășește energia interacțiunii lor și, prin urmare, fața de separare între fazele lichide și gaze este șters și substanța există într-o stare gazoasă pentru orice presiune.
Din analiza diagramei de fază, rezultă că la o presiune ridicată, mai mare decât în \u200b\u200bpunctul triplu (p B), încălzirea capetelor solide cu topirea, de exemplu, când se produce topirea p1 la punct d.. Creșterea suplimentară a temperaturii de la T D la TE conduce la fierberea unei substanțe la o presiune dată P 1. La presiunea P2, mai mică decât presiunea din punctul triplu P B, încălzirea substanței duce la tranziția sa direct de la starea gazoasă cristalină (punct q.), adică la sublimare. Pentru majoritatea substanțelor, presiunea din punctul triplu este mai mică decât presiunea perechii saturate (p in
P Ration. În încălzirea cristalelor astfel de substanțe, ele nu se topesc și se evaporă, adică sublimarea este expusă. De exemplu, cristalele Yoda sau "gheața uscată" (solid CO 2) se comportă așa.
Analiza stării statutului de substanțe Condiție gazoasă
În condiții normale (273 K, 101325 PA) într-o stare gazoasă poate fi localizată ca substanțe simple ale căror molecule constau dintr-unul (non-NE, AR) sau de la mai mulți atomi necomplicați (H2, N2, O2) și substanțe complexe cu o masă molară mică (CH4, HCI, C2H6).
Deoarece energia cinetică a particulelor de gaze depășește energia lor potențială, atunci moleculele din starea gazoasă sunt continuu nepoliticoși. Datorită distanțelor lungi dintre particulele de interacțiune intermoleculară în gaze, atât de nesemnificative că nu sunt suficiente pentru a atrage reciproc particule și pentru a le ține împreună. Din acest motiv, gazele nu au forma proprie și se caracterizează prin densitate scăzută și de capacitatea ridicată de a comprima și de a expanda. Prin urmare, gazul se apasă constant pe pereții navei în care este în egală măsură în toate direcțiile.
Pentru a studia relația dintre cei mai importanți parametri ai gazului (presiunea P, temperatura T, cantitatea de substanță n, masa molară m, masa M) utilizează cel mai simplu model al stării gazoase a substanței - gaz perfect.care se bazează pe următoarele ipoteze:
- interacțiunea dintre particulele de gaz poate fi neglijată;
- particulele în sine sunt puncte materiale care nu au propria dimensiune.
Cea mai obișnuită ecuație care descrie modelul de gaze perfecte este considerată a fi Mendeleev-Klapairone. Pentru o substanță de rugăciune:
Cu toate acestea, comportamentul gazului real diferă, de regulă, de la perfectă. Acest lucru se datorează, în primul rând, în faptul că există încă forțe minore de atracție reciprocă între moleculele de gaz real, care, pentru o anumită măsură, comprimă gazul. Având în vedere acest lucru, presiunea totală a gazelor crește prin magnitudine a./ V 2.care ia în considerare presiunea internă suplimentară datorită atracției reciproce a moleculelor. Ca rezultat, presiunea totală a gazului este exprimată de sumă P + dar/ V 2.. În al doilea rând, moleculele reale de gaz au chiar o cantitate mică, dar destul de anumită b. Prin urmare, suma reală a tuturor gazelor în spațiu este V - b. . La înlocuirea valorilor considerate în ecuația Mendeleev-klapairone, obținem ecuația stadiului de gaz real, numită ecuația lui Van der Waals:
unde dar și b. - Coeficienții empirici care sunt definiți în practică pentru fiecare gaz real. Sa stabilit că coeficientul a. Are o cantitate mare pentru gazele care sunt ușor lichefiate (de exemplu, CO 2, NH3) și coeficientul b. - Dimpotrivă, cu atât este mai mare cu atât mai mare este mai mare dimensiunea moleculelor de gaz (de exemplu, hidrocarburi gazoase).
Ecuația Van der Walals descrie cu mai multă precizie comportamentul gazului real decât ecuațiile Mendeleev-Klapairone, ceea ce este totuși, datorită unui sens fizic vizual este utilizat pe scară largă în calculele practice. Deși starea perfectă de gaz este o limită, un caz imaginar, simplitatea legilor care răspund la aceasta este posibilitatea utilizării lor pentru a descrie proprietățile multor gaze în condiții de presiuni scăzute și a temperaturilor ridicate, face ca modelul de gaze perfecte foarte confortabil.
Stare lichidă de materie
Starea lichidă a oricărei substanțe particulare este rezistentă la termodinamic într-o anumită interval de temperatură și caracteristică de presiune a naturii (compoziției) acestei substanțe. Limita maximă de temperatură a stării lichide este punctul de fierbere de deasupra căruia substanța sub presiune durabilă se află într-o stare gazoasă. Limita inferioară a stării stabile a existenței fluidului este temperatura de cristalizare (solidificare). Temperaturile de fierbere și cristalizare măsurate la o presiune de 101,3 kPa se numesc normal.
Pentru lichide convenționale izotropie inerente - uniformitatea proprietăților fizice în toate direcțiile din interiorul substanței. Uneori sunt utilizați alți termeni pentru izotropi: invariance, simetrie față de alegerea direcției.
În formarea de opinii cu privire la natura statului lichid, este importantă o idee despre o condiție critică, deschisă de Mendeleev (1860):
Starea critică este o condiție de echilibru în care limita de separare dintre lichid și feribot dispare, deoarece lichidul și aburul său saturat dobândesc aceleași proprietăți fizice.
În starea critică, valoarea atât a densităților, cât și a volumelor specifice de lichid și a aburului său saturat devine același.
Starea lichidă a substanței este intermediară între gazos și solid. Unele proprietăți aduc starea lichidă la solid. Dacă solidele sunt caracteristice ordonării rigide a particulelor, care se extinde la o distanță până la sute de mii de raze interatomice sau intermoleculare, apoi în stare lichidă, se observă de obicei, de regulă, nu mai mult de câteva duzini de particule ordonate. Se explică prin faptul că ordonarea dintre particulele în diferite locuri ale substanței lichide apare rapid și, de asemenea, rapid fluctuațiile termice ale particulelor. În același timp, densitatea totală a "ambalajului" particulelor diferă puțin de solid, astfel încât densitatea lichidelor nu este foarte diferită de densitatea celor mai solide. În plus, capacitatea lichidelor la comprimare este aproape la fel de mică ca în corpurile solide (aproximativ 20.000 de ori mai mici decât gazele).
Analiza structurală a confirmat că în lichide există o așa-numită ordinul de mijlocCeea ce înseamnă că numărul celor mai apropiați "vecini" ai fiecărei molecule și locația lor reciprocă este aproximativ aceeași pe tot parcursul volumului.
Cantitatea relativ mică de compoziții de particule diferite legate de interacțiunea intermoleculară se numește cluster. . Dacă toate particulele din lichid sunt aceleași, atunci se numește un astfel de cluster associator. . Este în clustere și asociați există o ordine apropiată.
Gradul de ordonanță în diferite lichide depinde de temperatură. La temperaturi scăzute, ușor depășind punctul de topire, gradul de ordonare a plasamentului de particule este foarte mare. Cu o creștere a temperaturii, scade și, pe măsură ce proprietățile fluidului sunt încălzite, se apropie tot mai mult proprietățile gazelor și prin atingerea temperaturii critice, diferența dintre starea lichidă și gazoasă dispare.
Apropierea statului lichid la solid este confirmată de valorile evaporării entalpilor standard a evaporării DN 0 și topirea dn 0 topire. Amintiți-vă că cantitatea de evaporare DN 0 arată cantitatea de căldură necesară pentru conversia 1 fluid de rugăciune în abur la 101,3 kPa; Aceeași cantitate de căldură este consumată pe condensare 1 care se roagă abur într-un lichid în aceleași condiții (adică DN 0 evaporare \u003d DN 0 condensare). Cantitatea de căldură cheltuită pe conversia a 1 mol de solid într-un lichid la 101,3 kPa se numește mentarea standard a entalpilor; Aceeași cantitate de căldură este eliberată în timpul cristalizării unui fluid de rugăciune sub presiune normală (DN 0 Melting \u003d DN 0 cristalizare). Se știe că DN 0 evaporare<< DН 0 плавления, поскольку переход из твердого состояния в жидкое сопровождается меньшим нарушением межмолекулярного притяжения, чем переход из жидкого в газообразное состояние.
Cu toate acestea, alte proprietăți importante ale lichidelor seamănă mai mult cu proprietățile gazelor. Deci, ca gazele, lichidele pot curge - această proprietate este numită fluiditate . Ele pot rezista fluxului, adică sunt inerente viscozitate . Aceste proprietăți afectează rezistența atracției dintre molecule, greutatea moleculară a substanței lichide și alți factori. Viscozitatea lichidelor este de aproximativ 100 de ori mai mare decât gaze. La fel ca gazele, lichidele sunt capabile de difuzare, dar mult mai lent, deoarece particulele lichidului sunt ambalate mai dense decât particulele de gaz.
Una dintre cele mai interesante proprietăți ale unei stări lichide, care nu este caracteristică de nici o gaze sau pentru solide, este tensiune de suprafata .
Schema de tensiune a suprafeței fluidului Pe moleculă, care este în volumul de fluid, forțele intermoleculare funcționează în mod egal pe toate laturile. Cu toate acestea, pe suprafața fluidului, echilibrul acestor forțe este rupt, ca rezultat al căruia moleculele de suprafață sunt sub acțiunea unei anumite forțe rezultate, care este îndreptată în lichid. Din acest motiv, suprafața lichidului este în starea de tensiune. Tensiunea de suprafață este forța minimă care deține particulele fluidului din interior și astfel împiedică reducerea suprafeței fluidului.
Structura și proprietățile solidelor
Majoritatea substanțelor bine cunoscute ale originii naturale și artificiale în condiții normale sunt în stare solidă. Dintre toți compușii cunoscuți astăzi, aproximativ 95% se referă la substanțele solide care au câștigat importante, deoarece este baza nu numai a materialelor structurale, ci și a materialelor funcționale.
- Materialele de construcție sunt solide sau compoziții utilizate pentru fabricarea lucrătorilor de muncă, bunuri de uz casnic și diverse alte modele.
- Materialele funcționale sunt solide, a cărui utilizare se datorează prezenței anumitor proprietăți utile în ele.
De exemplu, oțel, aluminiu, beton, ceramică aparțin materialelor structurale și semiconductorilor, fosforilor - la funcționalitate.
În starea grea a distanței dintre particulele substanței sunt mici și au aceeași ordine ca și particulele în sine. Energia interacțiunii dintre ele este suficient de mare, ceea ce împiedică libera circulație a particulelor - ele nu pot fluctua numai cu privire la anumite poziții de echilibru, de exemplu, în jurul nodurilor zăbrelelor de cristal. Incapacitatea particulelor la libera circulație duce la una dintre caracteristicile cele mai caracteristice ale solidelor - prezența propriei sale forme și volum. Abilitatea de a comprima solidele este foarte nesemnificativă, iar densitatea este ridicată și puțin depinde de schimbarea temperaturii. Toate procesele care apar în materie solidă apar încet. Legile stoichiometriei pentru substanțele solide au alta și, de regulă, un sens mai larg decât pentru substanțe gazoase și lichide.
O descriere detaliată a solidelor este prea tensiune pentru acest material și, prin urmare, este luată în considerare în articole individuale: "și.
Pentru a înțelege ce starea agregată a substanței, amintiți-vă sau imaginați-vă în vara de lângă râu, cu înghețată în mâini. Imagine minunată, nu?
Deci, în acest idil, în plus față de obținerea plăcerii, puteți implementa încă o observație fizică. Fiți atenți la apă. În râu, este lichid, în compoziția înghețată sub formă de gheață - solidă și pe cer sub formă de nori - gazoși. Adică, este în același timp în trei state diferite. În fizică, aceasta se numește starea agregată a substanței. Există trei state agregate - solide, lichide și gazoase.
Modificări ale substanțelor agregative
Schimbarea stărilor agregate ale materiei putem observa în mod intern în natură. Apa de pe suprafața rezervoarelor se evaporă și sunt formate nori. Deci, lichidul intră în gaz. În timpul iernii, apa din rezervoare se blochează, transformându-se într-o stare solidă, iar în primăvara se topește din nou, întorcându-se înapoi la lichid. Ce se întâmplă cu moleculele substanței atunci când o mutați de la un stat la altul? Se schimbă? De exemplu, moleculele de gheață diferă de moleculele de abur? Răspunsul este neechivoc: Nu. Moleculele rămân absolut la fel. Energia lor cinetică variază și, în consecință, proprietățile substanței. Energia moleculelor de abur este destul de mare pentru a zbura în direcții diferite și când aburul este răcit, este condensat în lichid, iar energia moleculelor este încă suficientă pentru mișcarea aproape liberă, dar nu este suficient să se rupă departe de atragerea altor molecule și flutter. Cu o răcire suplimentară, apa îngheață, devenind un corp solid, iar energia moleculelor nu este suficientă chiar și pentru deplasarea liberă în interiorul corpului. Ei fluctuează aproximativ un loc ținut de atragerea altor molecule.
Natura mișcării și stării moleculelor din diferite stări agregate ale substanței pot fi reflectate în tabelul următor:
|
Starea agregată a substanței |
Proprietățile materiei |
Distanța dintre particulele |
Interacțiunea particulelor |
Caracterul caracterului |
Ordinea locației |
|
Nu păstrează formularul și volumul |
Mult mai multe dimensiuni de particule în sine |
Haotic (dezordonat) continuu. Fly zbura, uneori cu care se confruntă. |
Meșter |
||
| Lichid |
Nu păstrează formularul, salvează volumul |
Comparabil cu dimensiunile particulelor în sine |
Ezitați aproape de poziția de echilibru, sărind constant de la un loc la altul. |
Meșter |
|
|
Solid |
Salvează forma și volumul |
Puțin în comparație cu dimensiunile particulelor |
Foarte puternic |
Fluctuează continuu în apropierea poziției de echilibru |
Într-o anumită ordine |
Procesele în care există o schimbare în statele agregate ale substanțelor, doar șase.
Se numește tranziția unei substanțe dintr-o stare solidă în lichid topire, procesul invers - cristalizare. Când substanța trece de la lichid la gaz, se numește vaporizare, gaz la lichid - condensare. Tranziția de la o stare solidă imediat la gaz, ocolind lichidul, numit sublimare, procesul invers - desublimare.
- 1. topirea
- 2. Cristalizarea
- 3. DIMENSIZĂ
- 4. Condensare
- 5. Sublimarea
- 6. Descuză
Exemple de toate aceste tranziții Am fost observate în viață cu tine. Gheața se topește, formând apă, apă se evaporă, formând abur. În partea opusă a cupluului, condensarea, trece înapoi în apă, iar apa, înghețarea, devine gheață. Și dacă credeți că nu cunoașteți procesele de sublimare și desublimară, atunci nu vă grăbiți cu concluziile. Mirosul oricărui corp solid nu este altceva decât o sublimare. O parte din molecule scapă de corp, formând gazul pe care îl putem soia. Și un exemplu al procesului invers este modelele pe ferestre în timpul iernii, când aburul în aer, îngheț, se fixează pe sticlă și formează modele bizare.
