Конспект уроку: Агрегатні стани речовини

Агрегатні стани речовини.

У залежності від умов одна і та ж речовина може перебувати у різних станах, наприклад, у твердому, рідкому чи газоподібному. Наочним прикладом цього може бути лід, вода і водяна пара. Ці три стани називаються агрегатними (згодом ви дізнаєтесь про четвертий стан речовини - плазму).

Ми вже знаємо, що молекули однієї і тієї ж речовини у твердому, рідкому і газоподібному стані нічим не відрізняються між собою.

Той чи інший агрегатний стан речовини визначається розширенням, характером руху та взаємодії молекул.

Користуючись моделями молекулярно-кінетичної теорії, з'ясуємо характер взаємодії, розміщення і теплового руху молекул у різних агрегатних станах.

Тверді тіла

Мікрочастинки твердого тіла, утворюючи кристалічну решітку, хаотично коливаються навколо певних середніх положень рівноваги, котрі називаються вузлами кристалічної решітки. Значна потенціальна енергія їх взаємодії перешкоджає змінні середньої відстані між ними. Наслідком цього є збереження твердими тілами їх форми і об’єму.

Отже, речовина знаходиться у твердому стані тоді, коли середня потенціальна енергія взаємного притягання молекул значно більша від їх кінетичної енергії.

Рідина

При нагріванні твердого тіла середня кінетична енергія молекул, які коливаються навколо деяких положень рівноваги, зростає. Тіло плавиться. Речовина знаходиться в рідкому стані тоді, коли середня кінетична енергія молекул стає співрозмірною із середньою енергією їх притягання. Під дією зовнішньої сили (наприклад, сили тяжіння) рідина тече, зберігаючи свій об’єм, і приймає форму посудини.

Газ

При нагріванні рідини швидкість молекул може зрости настільки, що стане достатньою для подолання сил притягання між молекулами.

Речовина знаходиться у газоподібному стані тоді, коли середня кінетична енергія молекул переважає їх середню потенціальну енергію.

Середня відстань між молекулами в газі приблизно у 10 разів більша, ніж у рідині і твердому тілі. Власний об’єм молекул газу в посудині складає приблизно тисячну долю від об’єму посудини.

Кристалічні і аморфні тіла

Тверде тіло – агрегатний стан речовини, котрий характеризується стабільністю (сталістю) форми тіла та своєрідним характером теплового руху молекул. Розрізняють кристалічні та аморфні тверді тіла.

Кристалічні тіла (кристали) характеризуються просторовою періодичністю у розміщенні рівноважних положень атомів. Прикладом такої іонної кристалічної решітки може бути структура молекул кухонної солі NaCl.

Рис. 1. Кристал кухонної солі.
На малюнку показано розміщення іонів Na+ i Cl-.

Весь кристал - одна гігантська, добре скріплена силами електричної взаємодії, молекула (дальній порядок розміщення атомів).

У аморфних тіл атоми коливаються навколо хаотично розміщених положень рівноваги (так званий ближній порядок).

Перехід речовини із одного агрегатного стану в інший

В металургії виплавляють метали, щоб отримати з них потрібні сплави: чавун, сталь, латунь, бронзу та ін.

Рис. Плавлення металу.
Металургійні підприємства виплавляють метали, щоб отримати сплави з визначеними властивостями.

Воду в парових котлах нагріваннямперетворюють у пару, яку потім використовують в парових турбінах електростанцій та для інших технологічних потреб.

Зріджують гази для їх наступного використання у холодильних установках, у медицині та наукових дослідженнях.

Зміна агрегатних станів у широких масштабах відбувається в природі.

Рис. Вулканічна лава.
При виверженні вулкану на поверхню Землі виливається лава, яка при охолодженні твердіє.

З поверхонь морів, океанів, озер і рік випаровується вода, яка повертається у вигляді дощу. Взимку вода замерзає і водойми вкриваються льодом.

Рис. Агрегатні стани води в природі