Агрегатні стани речовини

Всі речовини можуть існувати в трьох агрегатних станах - твердому, рідкому і газоподібному. Четвертим агрегатним станом речовини часто вважають плазму. Переходи між ними супроводжуються стрибкоподібним зміною ряду фізичних властивостей (щільності, теплопровідності і ін.).

Агрегатний стан залежить від фізичних умов, в яких знаходиться речовина. Існування у речовини декількох агрегатних станів зумовлений відмінностями між в тепловому русі його молекул (атомів) і в їх взаємодії при різних умовах.

Газ - агрегатний стан речовини, в якому частинки не пов'язані або дуже слабо пов'язані силами взаємодії; кінетична енергія теплового руху його частинок (молекул, атомів) значно переважає потенційну енергію взаємодій між ними, тому частинки рухаються майже вільно, цілком заповнюючи судину, в якому знаходяться, і приймають його форму. Будь-яка речовина можна перевести в газоподібний, змінюючи тиск і температуру.

Рідина - агрегатний стан речовини, проміжне між твердим і газоподібним. Для неї характерна велика рухливість частинок і мале вільний простір між ними. Це призводить до того, що рідини зберігають свій об'єм і приймають форму посудини. У той же час рідина має низку тільки їй властивих властивостей, одне з яких - плинність.

У рідини молекули розміщуються дуже близько один до одного. Тому щільність рідини набагато більше щільності газів (при нормальному тиску). Властивості рідини в усіх напрямках однакові (ізотропні) за винятком рідких кристалів.

При нагріванні або зменшенні щільності властивості рідини, теплопровідність, в'язкість змінюються, як правило, в бік зближення з властивостями газів.

Тепловий рух молекул рідини складається з поєднання колективних коливальних рухів і відбуваються час від часу стрибків молекул з одних положень рівноваги в інші. При наявності зовнішньої сили, що зберігає свій напрямок більш тривалий час, ніж інтервали між стрибками, молекули переміщаються в напрямку цієї сили, що і призводить до плинності рідини.

Тверді тіла - агрегатний стан речовини, що характеризується стабільністю форми і характером теплового руху атомів. Це рух викликає коливання атомів (або іонів), з яких складається тверде тіло. Амплітуда коливань зазвичай мала в порівнянні з міжатомними відстанями.

Структура твердих тіл різноманітна, але, тим не менше, їх можна розділяти на кристали і аморфні тіла.

У кристалах атоми (або іони) розташовані в просторі в вузлах кристалічної решітки і коливаються біля них. Сувора періодичність в розташуванні атомів приводить до збереження порядку на великих відстанях.

В аморфних тілах атоми коливаються близько хаотично розташованих точок. Властивості аморфних тіл: вони ізотропні, не мають постійної температури плавлення, мають плинністю.

За типами хімічного зв'язку тверді тіла ділять на три класи, кожен з яких характеризується певним просторовим розподілом електронів: 1) іонні кристали (NaCl, KaCl); 2) ковалентні (алмаз, Ge, Si); 3) металеві.

Кристалічна структура твердих тіл залежить від сил, що діють між атомами і частинками. Одні і ті ж атоми можуть утворювати різні структури - сіра і біла олово, графіт і алмаз.

Поліморфізм - здатність деяких речовин існувати в станах з різною атомно-кристалічною структурою (сірка, кремнезем мають більш ніж дві поліморфні модифікації).

Поодинокі кристали називають монокристалами. У монокристалів деякі властивості анізотропні, т. Е. Залежать від напрямку (механічні, оптичні і електричні). Природна анізотропія - характерна особливість кристалів; наприклад, платівка слюди легко розщеплюється на тонкі листочки вздовж певної площині (паралельно цій площині сили зчеплення між частинками слюди найменші).

Тверде тіло, що складається з великої кількості маленьких кристалів, називають полікристалічним. Полікристалічні матеріали ізотропні.

10 6 -10 8 К) з суміші дейтерію з тритієм використовується для здійснення керованого термоядерного синтезу; низькотемпературна плазма (Т =<10 5 К) - в различных газоразрядных приборах: газовых лазерах, ионных приборах, МГД-генера-торах и так далее.