Агрегатні стан речовини
Химия

Агрегатні стан речовини


Завантажити реферат: Агрегатні стан речовини

Агрегатні стани речовини (від латів. Aggrego – приєдную, зв’язую), стани однієї й тієї ж речовини, переходи між якими супроводжуються стрибкоподібною зміною її вільної енергії, ентропії, щільності та інших фізичних властивостей. всі
речовини (за деяким винятком) можуть існувати в трьох агрегатних станах — твердому, рідкому та газоподібному. Так, вода при нормальному тиску p = 10l 325 Па = 760 мм ртутного стовпа і при температурі t = 00 С кристалізується в лід, а при 100 ° С кипить і перетворюється на пару. Четвертим агрегатним станом речовини часто вважають плазму.

Агрегатний стан речовини залежить від фізичних умов, у яких вона знаходиться, головним чином від температури та від тиску. Визначальною величиною є відношення середньої потенційної енергії взаємодії молекул до їхньої середньої кінетичної енергії. Так, для твердого тіла це відношення більше 1, для газів менше 1, а для рідин приблизно дорівнює 1. Перехід з одного
агрегатного стану речовини в інше супроводжується стрибкоподібною зміною величини даного відношення, пов’язаною зі стрибкоподібною зміною міжмолекулярних відстаней та міжмолекулярних взаємодій. У газах міжмолекулярні відстані великі, молекули майже взаємодіють друг з одним і рухаються практично вільно, заповнюючи весь обсяг. У рідинах і твердих тілах — конденсованих середовищах — молекули (атоми) розташовані значно ближче один до одного і взаємодіють сильніше.

Це призводить до збереження рідинами та твердими тілами свого об’єму. Однак, характер руху молекул у твердих тілах та рідинах різний, чим і пояснюється відмінність їх структури та властивостей.

У твердих тіл у кристалоподібному стані атоми здійснюють лише коливання поблизу вузлів кристалічних ґрат; структура цих тіл характеризується високим ступенем упорядкованості — далеким та ближнім порядком. Тепловий рух молекул (атомів) рідини є поєднанням малих коливань біля положень рівноваги і частих перескоків з одного положення рівноваги в інше. Останні і зумовлюють існування в рідинах лише близького порядку розташування частинок, а також властиві їм рухливість і плинність.

Плавлення — це перехід речовини з твердого агрегатного стану (див. Агрегатні стани речовини) в рідкий. Цей процес відбувається при нагріванні, коли тілу повідомляють кілька теплоти +Q. Наприклад, легкоплавкий метал свинець переходить з твердого стану рідке, якщо його нагріти до температури 327 С.

Свинець запросто плавиться на газовій плиті, наприклад, у ложці з нержавіючої сталі (відомо, що температура полум’я газового пальника — 600-850°С, а температура плавлення сталі — 1300-1500°С).

Якщо, плавлячи свинець, вимірювати його температуру, можна виявити, що спочатку вона плавно зростає, але після деякого моменту залишається постійною, незважаючи на подальше нагрівання. Цей момент відповідає плавленню. Температура тримається постійної, поки весь свинець не розплавиться, і тільки після цього починає підвищуватися знову. При охолодженні рідкого свинцю спостерігається зворотна картина: температура падає до початку затвердіння і залишається постійної постійно, поки свинець не перейде у тверду фазу, та був знову знижується.

Аналогічно поводяться всі чисті речовини. Постійність температури при плавленні має велике практичне значення, оскільки дозволяє градуювати термометри, виготовляти плавкі запобіжники та індикатори, які розплавляються за заданої температури.

Що відбувається при плавленні? Найочевидніше явище — порушення у просторових кристалічних ґратах, тобто у порядку розташування атомів, властивому речовини, що у твердому стані.

Атоми в кристалі коливаються біля положень рівноваги. З підвищенням температури амплітуда коливань зростає і досягає деякої критичної величини, після чого кристалічні грати руйнуються. Для цього потрібна додаткова теплова енергія, тому під час плавлення температура не підвищується, хоча тепло продовжує надходити.

Температура плавлення залежить від тиску. Для речовин, у яких обсяг під час плавлення зростає (а таких переважна більшість), підвищення тиску підвищує температуру плавлення і навпаки. У води обсяг при плавленні зменшується (тому, замерзаючи, вода розриває труби), і за підвищення тиску лід плавиться за нижчої температури. Аналогічним чином поводяться вісмут, галій та деякі марки чавунів.

При затвердінні атоми знову вишиковуються у порядку і виділяється теплота затвердіння. Як тільки тіло повністю твердне, його температура
починає знижуватися.

На відміну від інших агрегатних станів речовини плазма є газом заряджених частинок (іонів, електронів), які електрично взаємодіють один з одним на великих відстанях. Це визначає низку своєрідних властивостей плазми.

Переходи з більш упорядкованого за структурою агрегатного стану менш упорядковане можуть відбуватися не тільки при певних температурі і тиску, але і безперервно. Можливість безперервних переходів свідчить про деяку умовність виділення агрегатних станів речовини. Це підтверджується існуванням аморфних твердих тіл, що зберігають структуру рідини, кілька видів кристалічного стану у деяких речовин, існування рідких кристалів, існуванням у полімерів особливого високоеластичного стану, проміжного між склоподібним і рідким, та інше.

У зв’язку з цим у сучасній фізиці замість поняття агрегатного стану користуються ширшим поняттям – фази.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *