Фізики поділяють фізичні тіла на три класи: тверді, рідкі і газуваті. Фізичні тіла складаються з речовини, тому ми можемо зробити висновок: речовина у природі може перебувати у трьох станах: твердому, рідкому і газуватому. Властивості речовини в різних станах неоднакові. 

Агрегатний стан речовини ‒ стан однієї і тієї ж речовини в певному інтервалі температур і тисків, що характеризується певними, незмінними в межах зазначених інтервалів, якісними властивостями:

• Здатністю (тверде тіло) або нездатністю (рідина, газ, плазма) зберігати об’єм і форму,

• Наявністю або відсутністю далекого (тверде тіло) і ближнього порядку (рідина), і іншими властивостями.

У ході вивчення будови твердих тіл з’ясовано, що частинки більшості речовин у твердому стані розташовані в чітко визначеному порядку, тобто, як кажуть фізики, утворюють кристалічні ґратки. Такі речовини називають кристалічними. Прикладами кристалічних речовин можуть бути алмаз, графіт, лід, сіль, метали тощо. 

Порядок розташування частинок у кристалічній ґратці речовини визначає фізичні властивості речовини. Так, алмаз і графіт складаються з тих самих атомів вуглецю, однак ці речовини дуже різняться, оскільки атоми в них розташовані по-різному.

Існує група твердих речовин (скло, віск, смола, бурштин тощо), частинки яких не утворюють кристалічні ґратки і в цілому розташовані безладно. Такі речовини називають аморфними.

Кожна частинка рідини протягом певного часу (порядку 10-11 с) здійснює рух, подібний до коливального, не віддаляючись при цьому від своїх «сусідів»; потім вона виривається зі свого оточення та, перескочивши в інше місце, потрапляє в нове оточення, де знову деякий час коливається біля свого нового положення рівноваги. Перескакування (переходи) молекул з одного рівноважного стану в інший відбуваються здебільшого в напрямку зовнішньої сили, тому рідина є плинною — під дією зовнішніх сил вона набуває форми тієї посудини, в якій міститься.

Пояснюємо фізичні властивості газів

Слово «газ» походить від грецького «хаос», «безлад». І справді, для газоподібного стану речовини характерний повний безлад у взаємному розташуванні та русі частинок.

Наприклад, частинки повітря у вашій кімнаті розташовані на відстанях, які приблизно в 10 разів перевищують розміри самих частинок. На таких відстанях частинки практично не взаємодіють одна з одною, тому вони розлітаються й газ займає весь наданий об’єм. Великими відстанями між частинками пояснюється й той факт, що гази легко стискаються.

Щоб зрозуміти, як рухаються молекули та атоми газу, уявімо рух однієї частинки. Ось вона рухається в якомусь напрямку, зіштовхується з іншою частинкою, змінює напрямок і швидкість свого руху й летить далі, до наступного удару. Чим більшою є кількість частинок у певному об’ємі, тим частіше вони зіштовхуються. Наприклад, кожна частинка, що входить до складу повітря в класній кімнаті, зіштовхується з іншими та змінює швидкість свого руху кілька мільярдів разів за секунду. 

Плазма — це різновид газу, який складається із «зруйнованих атомів»: йонів та окремих електронів. Плазма може утворитися за значного нагрівання газу. При цьому молекули настільки інтенсивно рухаються, що під час зіткнення, унаслідок великої сили удару, вони можуть втратити свої зовнішні електрони і в результаті з’являються вільні електрони та йони.

Прикладом плазми є речовина, з якої складаються Сонце та інші зорі. У земних умовах плазму можна спостерігати в атмосферних явищах: блискавка, північне сяйво. Полум’я також є плазмою.

Запитання для самоперевірки

1. Наведіть приклади одних і тих самих речовин у різних агрегатних станах.

2. Чи відрізняються молекули води в різних агрегатних станах? Поясніть відповідь.

3. Назвіть спільні та відмінні фізичні властивості тіл у твердому, рідкому та газоподібному станах.

4. Поясніть, чому важко змінити форму твердого тіла.

5. До яких тіл, твердих чи рідких, належать аморфні тіла?

6. Які речовини краще стискаються: рідини чи гази? Поясніть.

7. На підставі яких положень молекулярно-кінетичної теорії будови речовини можна пояснити властивість газів повністю займати весь об’єм?

Домашній експеримент

Візьміть порожню пластикову пляшку з-під води. Закрийте її щільно кришечкою і покладіть у холодильник (або в морозильник). Вийміть пляшку через 2—3 години. Які зміни відбулися з нею? Поясніть побачене.

Вправа

1. Поясніть, у якому агрегатному стані перебуває речовина, якщо зберігається її об’єм, але змінюється форма.

2. Поясніть, у якому агрегатному стані перебуває речовина, якщо її об’єм та форма зберігаються.

3. Поясніть, чому алюмінієву дротину простіше розділити багаторазовим згинанням, ніж розірвати.

4. Чи можна сказати, що в кімнаті під стелею повітря менше, ніж біля підлоги?

5. Поясніть, чи можна ємкість наповнити газом на 50 %.

6. Через мікроскопічні щілини з балона зі стисненим газом щосекунди виходить 5 млрд молекул. Маса кожної молекули 5 • 10-23 г. Визначте, через який час маса балона з газом зменшиться на 1 мг.

7. Деякий газ перетворили на рідину внаслідок сильного охолодження. При цьому об’єм газу зменшився в 700 разів. Визначте, яку частину об’єму газу становив об’єм його молекул.