§12 Агрегатное состояние вещества

Вода, замерзая, превращается в лёд, а закипая – в пар. Твёрдый лёд, жидкая вода и газообразный пар – агрегатные состояния воды. При определённых условиях (температуре, давлении) в твёрдом, жидком и газообразном состояниях могут находиться почти все вещества: железо в доменной печи плавится и становится жидким, а углекислый газ при низкой температуре превращается в твёрдый сухой лёд, который используют при хранении продуктов.

При разных агрегатных состояниях вещества его молекулы остаются неизменными, но меняются их взаимное расположение и характер движения.

В газах расстояние между молекулами в десятки раз больше, чем размеры самих молекул. Из-за этого притяжение между ними практически отсутствует: газ разлетается по всему предоставленному ему пространству и принимает форму этого пространства.

Газ можно легко сжать: это используют в баллонах с природным газом для газовой плиты в деревнях и на дачах.

Молекулы твёрдого тела жёстко связаны между собой, поэтому оно сохраняет свой объём и форму. Чтобы отдалить частицы друг от друга, необходимо приложить большие усилия, поэтому так сложно согнуть стальной стержень.

В жидкостях молекулы расположены достаточно близко, но их сила связи меньше, чем в твердых телах, и частицы могут передвигаться. Поэтому жидкость, как и газ, легко меняет свою форму (если перелить её из бутылки в стакан), но сохраняет объём, как твёрдое тело. Если перелить 200мл воды из стакана в литровую бутылку, объем воды по-прежнему будет 200 мл.

Агрегатные состояния отличаются и особенностями теплового движения:

● в газах молекулы двигаются беспорядочно («лечу, куда хочу»), так как они друг с другом почти не связаны;

● для жидкостей характерно скачкообразное движение: частицы ведут «оседлый образ жизни», но способны перемещаться с места на место (это причина текучести жидкостей);

● в твёрдых телах происходит колебательное движение частиц: они не передвигаются, а колеблются около своих положений равновесия.

При увеличении температуры молекулы вещества начинают быстрее двигаться и связи между ними ослабевают. При достижении определенной температуры вещество может перейти из твердого состояния (сильные связи между молекулами) в жидкое, в котором связи молекул слабее. При сильном нагреве жидкости молекулы совсем теряют связь между собой и вещество переходит в газообразное состояние.

Возможны и обратные переходы вещества: из газообразного состояния в жидкое (конденсация пара на крышке кастрюли), из жидкого состояния в твердое (замерзание воды). Возможны также переходы из твердого вещества сразу в газообразное, минуя жидкое состояние. Так, например, твердый углекислый газ (в быту его еще называют "сухой лёд") при комнатной температуре превращается сразу в газ. Такое его свойство - не оставлять после себя мокрого места - использовали раньше для хранения мороженого в уличных ларьках без использования электрических холодильников, а сейчас используют в научных шоу для образования безопасного белого дыма, вырывающегося из колб.

Схему переходов между состояниями вещества и названия этих переходов смотрите на рисунке.

Вопросы:

1. Какие агрегатные состояния веществ вам известны?

2. Почему наполненную жидкостью пластиковую бутылку практически невозможно сжать?

3. Может ли твёрдое тело изменить своё агрегатное состояние и превратиться в газ, минуя жидкую стадию? Как называется этот процесс?

4. Чем объясняется текучесть жидкостей?