Aké sú stavy látky. Čo je agregovaný stav? Agregovaný stav látky. Pevné a tekuté telá
Agregovaný stav látky sa nazýva jeho schopnosť udržiavať svoj tvar a objem. Dodatočná funkcia - Spôsoby prechodu podstaty ich jediného agregovaného stavu do druhého. Na základe toho existujú tri agregované stavy: pevná, kvapalina a plyn. Viditeľné vlastnosti sú nasledovné:
Pevné teleso - zachováva tvar a objem. Môže sa pohybovať tak na tekutinu tavením a priamo do plynu sublimáciou.
- Kvapalina - zachováva sa objem, ale nie formu, to znamená, že má plynulosť. Rozliata kvapalina sa snaží rásť neobmedzené na povrchu, na ktorom sa vyleje. V pevnej látke sa kvapalina môže pohybovať kryštalizáciou a v plyne odparovaním.
- plyn - nezachováva ani formuláre ani objem. Plyn z niektorých rozšírení sa snaží expandovať vo všetkých smeroch neurčito. Aby ste mu zabránili tomu, môže to len schopnosť gravitácie, vďaka ktorej atmosféra Zeme sa nerozspaná do vesmíru. V kvapaline plyn prechádza kondenzáciou a priamo do pevnej látky môže prejsť na depozíciu.
Fázové prechody
Prechod látky z jedného agregátu do druhého sa nazýva fázový prechod, pretože vedecký agregátny stav je fáza látky. Napríklad voda môže existovať v pevnej fáze (ICE), kvapaline (obyčajná voda) a plynná (vodná para).
Na príklade vody je tiež dobre preukázaná. Publikované na nádvorí na sušenie v mrazivom očarujúcej dňom okamžite zamrzne, ale po určitom čase sa ukáže, že je suchý: ľad je sublimovaný, priamo sa pohybujú do vodnej pary.
Spravidla sa fázový prechod z pevnej látky v kvapaline a plyne vyžaduje vykurovanie, ale teplota média sa nezvyšuje: tepelná energia sa rozbije vnútorné spojenia v látke. Toto je takzvané skryté teplo. S prechodmi reverznej fázy (kondenzácia, kryštalizácia), toto teplo je zvýraznené.
Preto je to tak nebezpečné popáleniny pary. Dostať sa na kožu, je to kondenzované. Skryté teplo odparovania / kondenzácie vody je veľmi veľké: voda v tomto ohľade je abnormálna látka; To je dôvod, prečo je to možné život na Zemi. Pri spaľovaní trajektu sa skryté teplo kondenzácie vody "zobrazí" spálovacie miesto je veľmi hlboké a následky popálenia pary sú oveľa ťažšie ako z plameňa na rovnakej oblasti tela.
Pseudofaza
Tesnosť kvapalnej fázy látky je určená svojou viskozitou a viskozita je povaha vnútorných pripojení, ktoré je venovaná ďalšia časť. Viskozita kvapaliny môže byť veľmi vysoká a takáto kvapalina môže prúdiť nepostrehnuteľne pre oko.
Klasický príklad - sklo. Nie je to pevná, ale veľmi viskózna kvapalina. Upozorňujeme, že sklenené plechy v skladoch nikdy neuchovávajú únik na stenu. Po niekoľkých dňoch pôjdu pod svojou vlastnou závažnosťou a budú nevhodné na použitie.
Ďalšie príklady pseudoidných telies - topánky var a stavebné bitúmeny. Ak zabudnete uhlový kus bitúmenu na streche, v lete sa šíri do pelety a drží sa na základňu. Pseudné telesá na rozlíšenie od prítomnosti podľa povahy tavenia: prítomný počas nej buď si ponechať svoju formu, až kým sa pozeraje (spájka pri spájkovaní), alebo plavák, spúšťa a prúdy (ICE). Veľmi viskózne tekutiny postupne zmäkčujú ako rovnaký var alebo bitúmen.
Extrémne viskózne tekutiny, tekutosť, ktorej nie je zrejmá po mnoho rokov a desaťročia, sú plasty. Vysoká schopnosť zachovať formu je zabezpečená obrovskou molekulovou hmotnosťou polymérov, v mnohých tisícoch a miliónoch atómov vodíka.
Štruktúra fázových látok
V plynnej fáze molekuly alebo atómov látky je veľmi ďaleko od seba, mnohokrát viac ako vzdialenosť medzi nimi. Interagujú medzi sebou príležitostne a nepravidelne, len v kolíziách. Interakcia sama elastická: zrazila sa ako pevné guľôčky a okamžite rozptýlené.
V molekule tekutiny / atómov sa neustále "cíti" v dôsledku veľmi slabých väzieb chemickej povahy. Tieto väzby sú roztrhané po celú dobu a okamžite sa znovu obnovia, molekuly tekutiny sa kontinuálne pohybovali voči sebe navzájom, takže kvapalina a toky. Ale aby ste ho mohli premeniť na plyn, musíte okamžite zlomiť všetky väzby a potrebuje veľa energie, pretože kvapalina a šetrí objem.
Voda v tomto ohľade sa líši od iných látok skutočnosťou, že jeho molekuly v kvapaline sú spojené s tzv. Vodíkovými väzbami, pomerne trvanlivým. Preto voda a môže byť kvapalina s normálnou teplotou. Mnohé látky s molekulovou hmotnosťou v desiatkach a stoviek krát viac ako hladina vody, za normálnych podmienok - plyny, ako aspoň normálne plyn pre domácnosť.
V pevnej látke sú všetky jeho molekuly pevne na svojich miestach v dôsledku silných chemických väzieb medzi nimi, ktoré tvoria kryštálovú mriežku. Správne kryštály formulára vyžadujú osobitné podmienky pre ich rast, a preto sú v prírode zriedkavé. Väčšina tuhých telies je pevne našita silami mechanických a elektrických prívalových konglomerátov malých a najmenších kryštalických kryštálov.
Ak čítačka niekedy videl, napríklad, popraskané auta semiľahá alebo liatinové zrno, potom sú viditeľné zrná kryštály na vrstve jednoduché oko. A na fragmentoch zlomených porcelánu alebo fajčiarov môžu byť pozorované pod lupou.
Plazma
Fyzika prideľuje štvrtý agregovaný stav látky - plazma. V plazme sú elektróny roztrhané z atómových jadier, a to je zmes elektricky nabitých častíc. Plazma môže byť veľmi hustá. Napríklad jeden kubický plazmový centimeter z čriev hviezd - bielych trpaslíkov váži desiatky a stovky ton.
Plazma sa izoluje do samostatného agregovaného stavu, pretože aktívne interaguje s elektromagnetickými poliami spôsobenými skutočnosťou, že jeho častice sú nabité. Vo voľnom priestore plazmy sa snaží expandovať, chladenie a pohyb na plyn. Ale pod vplyvom elektromagnetických polí môže uložiť tvar a objem ako pevné teleso mimo nádoby. Táto plazmová vlastnosť sa používa v termonukleárnych energetických reaktoroch - prototypov energetickej inštalácie budúcnosti.
Látky môžu byť v rôznych agregovaných stavoch: pevná, kvapalina, plynná. Molekulárne sily v rôznych agregovaných stavoch sú odlišné: v pevnom stave, sú najväčší, v plynných - najmenší. Rozdiely v molekulárnej pevnosti sú vysvetlené vlastnosti, ktoré sa prejavujú v rôznych agregovaných štátoch:
V pevných látkach je vzdialenosť medzi molekulami malý a dominuje silu interakcie. Preto pevné telá majú vlastnosť na zachovanie formulára a objemu. Molekuly pevných telies sú v konštantnom pohybe, ale každá molekula sa pohybuje v blízkosti rovnovážnej polohy.
V tekutinách je vzdialenosť medzi molekulami viac, to znamená menej a pevnosť interakcie. Preto si kvapalina zachováva hlasitosť, ale ľahko mení formulár.
V plynoch je interakčná sila je pomerne malá, pretože vzdialenosť medzi molekulami plynu v niekoľkých desiatok časoch viac ako rozmery molekúl. Preto, plyn prevezme celý objem.
Prechody z jedného súhrnného stavu látky do druhého
Definícia
Taviaca látka $ - $ prechod látky z pevného stavu do kvapaliny.
Tento fázový prechod je vždy sprevádzaný absorpciou energie, t.j. Je potrebné, aby sa na látku priniesla teplo. Kde vnútorná energia Zvýšenie látok. Roztopenie sa vyskytuje len pri určitej teplote, nazývanej teplote topenia. Každá látka má svoj bod topenia. Napríklad ICE $ T_ (PL) \u003d 0 ^ 0 TEXTRM (c) $.
Počas tavenia sa vyskytuje, teplota látky sa nemení.
Čo by sa malo urobiť, čo roztaviť látku s hmotnosťou $ M $? Po prvé, je potrebné ho zahreť na teplotu topenia $ t_ (pl) $, informovanie o množstve tepla $ c (cdot) m (cdot) (delta) t $, kde $ c $ $ je Špecifická tepelná kapacita látky. Potom je potrebné priniesť množstvo tepla $ (Lambda) (CDOT) M $, kde $ $ Lambda $ $ je špecifické teplo taviacej látky. Samotná tavenie sa vyskytne pri konštantnej teplote, ktorá sa rovná teploty topenia.
Definícia
Kryštalizácia (tuhnutia) $ - $ prechod látky z kvapalného stavu do pevnej látky.
Toto je proces spätného tavenia. Kryštalizácia je vždy sprevádzaná uvoľňovaním energie, t.j. je potrebné odstrániť teplo z látky. V tomto prípade sa znižuje vnútorná energia látky. Vyskytuje sa len pri určitej teplote, ktorá sa zhoduje s bodom topenia.
Zatiaľ čo sa vyskytne kryštalizácia, teplota látky sa nemení.
Čo by malo byť vykonané, že látka vážica $ m $ kryštalizovala? Po prvé, je potrebné ho vychladnúť na teplotu topenia $ t_ (pl) $, spoliehať sa na množstvo tepla $ c c (cdot) m (cdot) (delta) t $, kde $ c c $ $ je Špecifická tepelná kapacita látky. Potom je potrebné odstrániť množstvo tepla $ (Lambda) (CDOT) M $, kde $ Lambda $ $ je špecifické teplo taviacej látky. Kryštalizácia sa vyskytne pri konštantnej teplote, ktorá sa rovná teploty topenia.
Definícia
Rôznorodosť $ - $ prechod látky z kvapalného stavu do plynného.
Tento fázový prechod je vždy sprevádzaný absorpciou energie, t.j. Je potrebné, aby sa na látku priniesla teplo. V tomto prípade sa zvyšuje vnútorná energia látky.
Existujú dva typy odparovania: odparovanie a varenie.
Definícia
Odparovanie $ - $ odparovanie z povrchu tekutiny, ku ktorým dochádza pri akejkoľvek teplote.
Rýchlosť odparovania závisí od:
teploty;
plocha povrchu;
kvapalina;
vietor.
Definícia
Vriaci $ - $ Odparenie v objeme tekutiny, ku ktorému sa vyskytuje len pri určitej teplote, nazývanej bod varu.
Každá látka má svoj bod varu. Napríklad voda je $ t_ (kip) \u003d 100 ^ 0 withtm (y) $. Počas varu sa teplota látky nezmení.
Čo je potrebné urobiť tak, že látka je hmotnosť $ m $ vyzdávanie von? Najprv si ho musíte zahriať na teplotu varu $ t_ (inštrumentation) $, vykazuje množstvo tepla $ c (cdot) m (cdot) (delta) t $, kde $ c $ $ je špecifický tepelnú kapacitu látky. Potom je potrebné priniesť množstvo tepla $ (L) (cdot) m $, kde $ l $ $ je špecifické teplo odparovania látky. Samotné varenie sa vyskytne pri konštantnej teplote, ktorá sa rovná bodu varu.
Definícia
Kondenzácia hmoty $ - $ prechod látky z plynného stavu do kvapaliny.
Toto je proces, reverzné odparovanie. Kondenzácia je vždy sprevádzaná uvoľňovaním energie, t.j., je potrebné odstrániť teplo z látky. V tomto prípade sa znižuje vnútorná energia látky. Vyskytuje sa len pri určitej teplote, ktorá sa zhoduje s bodom varu.
Pri kondenzácii sa vyskytuje, teplota látky sa nemení.
Čo by sa malo urobiť tak, že látka je hmotnosť $ M $ Condensed? Po prvé, je potrebné ju ochladiť na teplotu varu $ t_ (kip) $, spoliehať sa na množstvo tepla $ c c (cdot) m (cdot) (delta) t $, kde $ c $ $ je Špecifická tepelná kapacita látky. Potom je potrebné vziať množstvo tepla vo výške $ (L) (cdot) m $, kde $ l $ $ je špecifické teplo odparovania látky. Kondenzácia sa vyskytne pri konštantnej teplote, ktorá sa rovná bodu varu.
Ciele Lekcia:
- ak chcete prehĺbiť a zhrnúť poznatky o súhrnných štátoch látky, študovať v akých stavoch, ktoré môžu byť látky.
Úlohy Lekcia:
Vzdelávacie - formulovať myšlienku vlastností pevných telies, plynov, kvapalín.
Rozvoj - rozvoj študentských e-mailových zručností, analýzy, záverov o cestách na materiál a študoval.
Vzdelávacie - štepenie duševnej práce, vytvorenie všetkých podmienok, zvýšiť záujem o predmet.
Hlavné termíny:
Stav agregácie- tento stav látky, ktorý je charakterizovaný určitými vlastnosťami kvality: - schopnosť alebo neschopnosť zachovať formu a objem; - dostupnosť alebo nedostatok blízky a dlhý rozsah; - Ostatné.
Obr. Agregovaný stav látky pri zmenách teploty.
Keď sa látka z pevného stavu prejde do kvapaliny, potom sa nazýva tavenie, reverzný proces - kryštalizácia. Pri pohybe látky z kvapaliny na plyn sa tento proces nazýva odparovanie v kvapaline z kondenzácie plynu. A prechod na plyn z pevného telesa okamžite, obchádzanie kvapaliny - sublimácie, reverzný proces - desublimation.
1.krystallizácia; 2. topenie; 3. Kondenzácia; 4. Rôznosť;
5. Sublimácia; 6. Desublimation.
Tieto príklady prechodov neustále sledujeme každodenný život. Keď sa ľad roztopí, zmení sa na vodu a voda sa odparuje a tvorí pár. Ak sa domnievame v opačnom smere, para, kondenzačné, sa začína pohybovať späť do vody a voda za mrazu, sa stáva ľadom. Vôňa akéhokoľvek pevného telesa je sublimácia. Časť molekúl je rozbitá z tela, zatiaľ čo plyn je vytvorený, ktorý dáva vôňu. Príkladom reverzného procesu je v zime vzory na skle, keď párov vo vzduchu môžu spadnúť na sklo počas mrazenia.
Video ukazuje zmenu v súhrnných stavov látky.
Kontrolná jednotka.
1. Po zmrazení sa voda zmenila na veľa. Zmenil, ak molekuly vody?
2. Miestnosť používa lekársky éter. A kvôli tomu tam zvyčajne vonia. Aký stav je vzduch?
3. Čo sa stane s formou tekutiny?
4. LED. Aký je stav vody?
5. Čo sa stane, keď voda zamrzne?
Domáca úloha.
Odpovedz na otázku:
1. Je možné ho naplniť plynom pre plavidlo polovicu objemu nádoby? Prečo?
2. Urobte to pri izbovej teplote v tekutom stave: dusík a kyslík?
3. Urobte to pri izbovej teplote v plynnom stave: železo a ortuť?
4. V mrazivom zimnom dni nad riekou hmly. Aký je tento stav látky?
Sme presvedčení, že látka má tri agregované štáty. V skutočnosti, ich aspoň pätnásť, zatiaľ čo zoznam týchto štátov naďalej rastie každý deň. Sú to: amorfná pevná látka, pevný, neutrizmus, kvark-gluon plazma, silne symetrická látka, slabo symetrická látka, fermion kondenzát, bose-einstein kondenzát a podivná látka.
V tejto sekcii sa pozrieme agregátové štátyV ktorom záležitosť okolo nás a interakčných síl medzi časticami látky sú charakteristické pre každého z agregovaných stavov.
1. Stav pevného telesa,
2. Tekutý stav a
3. Plynný stav.
Často prideľujú štvrtý agregovaný štát - plazma.
Niekedy sa plazmatický stav považuje za jeden z typov plynného stavu.
Plazma - čiastočne alebo úplne ionizovaný plynnajčastejšie existujú pri vysokých teplotách.
Plazma Je to najbežnejší stav látky vo vesmíre, kostry stardy hviezdy je v tomto stave.
Pre každý agregovaný stav Vlastnosti sú charakterizované v povahe interakcie medzi časticami látky, ktoré ovplyvňujú jeho fyzikálne a chemické vlastnosti.
Každá látka môže zostať v rôznych agregovaných štátoch. S dostatočne nízkymi teplotmi sú všetky látky v pevné skupenstvo. Ale ako vyhrievané, stanú sa kvapaliny, potom plyn. S ďalším ohrevom sú ionizované (atómy strácajú časť svojich elektrónov) a choďte do štátu plazma.
Plyn
Plynný stav (z holandlu. plyn, sa vracia do Dr. Grécka. Χάος ) Charakterizované veľmi slabými spojeniami medzi zložkami jeho častíc.
Generovanie molekúl plynu alebo atómami sú chaoticky pohyblivé a zároveň prevládajúca časť času je na veľkom (v porovnaní s ich rozmermi) od seba. Teda sily interakcie medzi časticami plynu sú zanedbateľné.
Hlavným rysom Gazy Je to, že naplní všetky dostupné priestor bez vytvorenia povrchu. Plyn je vždy zmiešaný. Plyn - izotropná látkaTo znamená, že jeho vlastnosti nezávisia od smeru.
V neprítomnosti sily tlak Vo všetkých bodoch plynu rovnako. V oblasti pevnosti, hustoty a tlaku nie sú rovnaké v každom bode, znižujú sa s výškou. V súlade s tým, v oblasti gravitácie, zmes plynov sa stáva nehomogénnym. Ťažké plyny majú tendenciu usadiť sa nižšie a viac pľúca - ísť hore.
Plyn má vysokú stlačiteľnosť - S zvýšením tlaku sa jeho hustota zvýši. S rastúcou teplotou.
Pri stlačení plynu môže ísť do tekutiny, Ale kondenzácia nastane pri akejkoľvek teplote a pri teplote pod kritickou teplotou. Kritická teplota je charakteristická pre konkrétny plyn a závisí od interakčných síl medzi jeho molekulami. Tak napríklad plyn hélium možno pomôcť len pri teplotách nižšie 4.2 K..
Existujú plyny, ktoré sa pri ochladení pohybujú do pevnej látky, obchádzajúcou kvapalnú fázu. Transformácia kvapaliny v plyne sa nazýva odparovanie a priama konverzia pevného telesa do plynu - sublimácia.
Pevný
Stav pevného telesa V porovnaní s inými agregovanými štátmi charakterizované stabilitou formy.
Rozlišovať kryštál a amorfné pevné telá.
Kryštalický stav hmoty
Stabilita formy pevných telies súvisí so skutočnosťou, že väčšina v pevnom stave má kryštálová štruktúra.
V tomto prípade sú vzdialenosti medzi časticami látky malé a interakčné sily medzi nimi sú vysoké, čo určuje stabilitu formy.
V kryštalickej štruktúre mnohých tvrdých telies je ľahké zabezpečiť rozdelenie kusu hmoty a skúmať výslednú prestávku. Zvyčajne, pri prestávke (napríklad cukor, síra, kovy atď.), Jemné plochy kryštálov umiestnených v rôznych uhloch sú dobre viditeľné, blikajú kvôli rôznym odrazom.
V prípadoch, keď sú kryštály veľmi malé, kryštalická štruktúra látky môže byť inštalovaná pomocou mikroskopu.
Formy kryštálov
Každá látka sa vytvorí kryštály Úplne jednoznačnú formu.
Rôzne kryštalické formy sa môžu znížiť na sedem skupín:
1. Triklinny (paralelné),
2. Monoklinický (Prism s paralelom na základni),
3. Kosemý (obdĺžnikové rovnobežne),
4. Tetragonálny (obdĺžnikové rovnobežné so štvorcom na základni),
5. Trigonálny,
6. Hexagonálny (Prism so základom správneho centrovania
šesťuholník)
7. Kubický (kubický).
Mnohé látky, najmä železo, meď, diamant, chlorid sodný kubický systém. Najjednoduchšie formy tohto systému sú kocka, Octahedron, Tetrahedron.
Horčík, zinok, ľad, kremeň kryštalizovaný hexagonálny systém. Hlavné formy tohto systému - hex hranol a biiramid.
Prírodné kryštály, ako aj kryštály získané umelo, zriedkavo zodpovedajú teoretickým formám. Zvyčajne, keď vytvrdzovanie roztavenej látky, kryštály rastú spolu a teda forma každého z nich nie je celkom správna.
Avšak, ako nerovnomerne nevyskytla vývoj kryštálu, bez ohľadu na to, ako skreslila jeho formu, uhly, za ktorých majú okraje kryštálu rovnakú látku zostávajú konštantné.
Anizotropia
Vlastnosti kryštalických telies nie sú obmedzené na formu kryštálov. Hoci látka v kryštále je úplne jednotná, mnoho z nich fyzikálne vlastnosti - Sila, tepelná vodivosť, postoj k ľahkému a iným. - Nie vždy rovnaké v rôznych smeroch vo vnútri kryštálu. Táto dôležitá značka kryštalických látok sa nazýva anizotropia.
Vnútorná štruktúra kryštálov. Krištáľové mriežky.
Vonkajší tvar kryštálu to odráža vnútorná štruktúra A v dôsledku správneho usporiadania častíc tvoriacich kryštál, - molekuly, atómy alebo ióny.
Toto umiestnenie môže byť reprezentované ako kryštálová mriežka - priestorový rám vytvorený pretínaním rovných línií. V bodoch priesečníka riadkov - uzly mriežky - Vložte centrá častíc.
V závislosti od povahy častíc umiestnených v uzloch kryštálovej mriežky, a na ktorých sú v tomto kryštále dominujú silné stránky interakcie medzi nimi, rozlišujú tieto typy kryštálové rozhodnutia:
1. molekulárny,
2. atómový,
3. iónový a
4. kov.
Molekulárne a atómové mriežky sú inherentné látok s kovalentnou väzbou, iónovými - iónovými zlúčeninami, kovovými kovmi a ich zliatin.
Atómy sú atómy v uzloch atómových mriežok.. Sú navzájom spojené kovalentná kravata.
Látky s atómovými mriežkami sú relatívne malé. Patria k nim diamant, silikón A niektoré anorganické spojenia.
Tieto látky sa vyznačujú vysokou pevnosťou, sú rafinované a nerozpustné v takmer všetkých rozpúšťadlách. Tieto vlastnosti sú vysvetlené silou. kovalentná komunikácia.
Molekuly sú v uzloch molekulárnych mriežok. Sú navzájom spojené intermolekulárne sily.
Mnoho molekulárnych mriežkových látok. Patria k nim neetallas výnimkou uhlíka a kremíka, všetko organické zlúčeniny s neiónovými väzbou a mnoho anorganických zlúčenín.
Sily intermolekulárnej interakcie sú výrazne slabšie ako sily kovalentnej väzby, preto molekulárne kryštály majú miernu tvrdosť, ľahké soli a prchavé.
V uzlach iónových mriežok sa nachádzajú pozitívne a negatívne nabité ióny. Sú navzájom spojené elektrostatická atrakcia.
Na zlúčeniny s iónovými väzbami, ktoré tvoria iónové mriežky, patrí väčšina solí a malý počet oxidov.
Trvanlivosť iónové mriežky Daný atómový, ale presahuje molekulárny.
Iónové zlúčeniny majú relatívne vysoké teploty topenia. Vo väčšine prípadov sú vo väčšine prípadov volatilné.
V uzloch kovových tuhých látok sú atómy kovov, medzi ktorými sa elektróny spoločné pre tieto atómy voľne pohybujú.
Prítomnosť voľných elektrónov v kryštalických mriežkach kovov je možné vysvetliť mnohými vlastnosťami: plasticitou, pýtnosť, kovový lesk, vysoká elektro- a tepelná vodivosť
Existujú látky, v ktorých dva druhy interakcie medzi časticami zohrávajú významnú úlohu v kryštáloch. Takže v grafitových atómoch uhlíka sú navzájom spojené v niektorých smeroch. kovalentná kravataa v iných - kovový. Preto je možné vidieť rošt grafitom a ako atómový, A ako kovový.
V mnohých anorganických zlúčeninách, napríklad v Beo, Zns, CUCL, vzťah medzi časticami umiestnenými v uzlach mriežky je čiastočne iónovýa čiastočne kovalentný. Preto sú mriežky takýchto zlúčenín vnímané ako medziprodukt medzi iónový a atómový.
Amorfný stav hmoty
Vlastnosti amorfných látok
Tam sú tie medzi pevnými telami, v ktorých nie je možné objaviť žiadne známky kryštálov. Napríklad, ak ste rozdelili kus obyčajného skla, bude hladký a na rozdiel od kryštálov je obmedzený, ale oválne povrchy.
Podobný obrázok je pozorovaný pri rozdeľovaní plátkov živice, lepidla a niektorých iných látok. Tento stav látky sa nazýva amorfný.
Rozdiel medzi kryštál a amorfný Orgány sú obzvlášť ostro sa prejavujú v ich postoji k vykurovaniu.
Kým kryštály každej taveniny látky pri striktne definovanej teplote a pri rovnakej teplote existuje prechod z kvapalného stavu v pevnej látke, \\ t amorfné telesá nemajú konštantný bod topenia. Pri zahrievaní sa amorfné telo postupne zjemňuje, začína sa šíriť a nakoniec sa stáva úplne kvapalinou. Pri ochladení postupne kalenie.
Vzhľadom na absenciu určitej teploty topenia majú amorfné telá ďalšie schopnosti: mnohé z nich ako tekutiny tekutín. S dlhou akciou relatívne malých síl postupne menia svoj tvar. Napríklad kus živice, položený na plochom povrchu, v teplej miestnosti na niekoľko týždňov šíri, pričom sa vytvorí tvorba disku.
Štruktúra amorfných látok
Rozdiel medzi crystal a Amorfné Stav látky je nasledovný.
Objednané usporiadanie častíc v kryštáleodráža v základnej bunke, je udržiavaná vo veľkých častiach kryštálov a v prípade dobre vzdelaných kryštálov - vo všetkých ich objeme.
V amorfných telách, objednaných v umiestnení častíc vo veľmi malých oblastiach. Okrem toho, v množstve amorfných telies, aj táto lokálna objednávka je len približná.
Tento rozdiel môže byť stručne formulovaný takto:
- Štruktúra kryštálov sa vyznačuje dlhodobou objednávkou,
- Štruktúra amorfných telies - blízko.
Príklady amorfných látok.
K stabilným amorfným látkam patrí okuliare (umelé a sopečné), prírodné a umelé Živice, lepidlá, parafín, vosk a atď.
Prechod z amorfného stavu do kryštálu.
Niektoré látky môžu byť v kryštalickom aj amorfnom stave. SiO 2 Silicid vyskytuje v prírode vo forme dobre vzdelaných kryštály Quartzako aj v amorfnom stave ( minerálny kameň).
Kde kryštalický stav je vždy stabilný. Spontánny prechod z kryštalickej látky na amorfný je preto nemožný a inverzná transformácia je spontánny prechod z amorfného stavu do kryštalickej a niekedy pozorovanej.
Príklad takejto transformácie je devitrifikácia - Spontánna kryštalizácia skla pri zvýšených teplotách, sprevádzaných jeho zničením.
Amorfný stav Mnohé látky sa získajú pri vysokej miere tuhnutia (chladenie) kvapalnej taveniny.
Kovy a zliatiny amorfný stav Tvorí sa spravidla, ak sa tavenina ochladí počas rádu viac ako desiatich milisekúnd. Pre vypravu, dostatočne menšiu mieru chladenia.
Kremenný (Sio 2.) Má tiež nízku mieru kryštalizácie. Preto sa výrobky odliatia z nej, sa získajú amorfným. Avšak, prírodný kremeň, ktorý mal stovky a tisíce rokov pre kryštalizáciu počas chladiča zemskej kôry alebo hlbokých vrstiev sopiek, má veľkopušnú štruktúru, na rozdiel od sopečného skla zmrazené na povrchu, a teda amorfné.
Kvapaliny
Kvapalný - stredný stav medzi pevným telesom a plynom.
Tekutý stav Je medziprodukt medzi plynným a kryštalickým. Podľa vlastností tekutiny v blízkosti plyn, v iných - do tweety.
S tekutými plynmi spájajú spolu, v prvom rade, ich izotropia a tekutosť. Ten určuje schopnosť kvapaliny ľahko zmeniť jeho formu.
ale vysoká hustota a malá stlačiteľnosť Kvapaliny ich prinášajú tweety.
Schopnosť tekutín ľahko zmeniť jeho formulár indikuje absenciu zvýšených síl intermolekulárnej interakcie.
Zároveň nízka stlačiteľnosť kvapalín v dôsledku schopnosti udržiavať objemovú konštantu pri tejto teplote indikuje prítomnosť, aj keď nie je ťažké, ale stále významné interakčné sily medzi časticami.
Pomer potenciálnej a kinetickej energie.
Pre každý agregovaný stav je charakteristický jeho vzťah medzi potenciálnymi a kinetickými energiami častíc látky.
Pevné telá majú priemernú potenciálnu energiu častíc väčšia ako ich priemerná kinetická energia. Preto v tuhých telesách, častice zaberajú určité pozície voči sebe navzájom a len kolísajú tieto ustanovenia.
Pre plyny, pomer energieV dôsledku toho sú molekuly plynov vždy v stave chaotického pohybu a spojkové sily medzi molekulami sú prakticky neprítomné, takže plyn vždy berie všetok objem poskytnutý.
V prípade tekutín je kinetická a potenciálna energia častíc približne rovnaká. Častice sú navzájom spojené, ale nie ťažké. Preto tekutín sú tekuté, ale majú trvalý objem pri tejto teplote.
Podnosy kvapalín a amorfných telies sú podobné.
V dôsledku použitia metód štrukturálnej analýzy sa stanoví, že podľa štruktúry kvapaliny sú podobné amorfným telom. Vo väčšine kvapalín je pozorované stredný poriadok - počet blízkych susedov v každej molekule a ich vzájomné usporiadanie je približne rovnaké v celom objeme kvapaliny.
Stupeň objednania častíc v rôznych kvapalinách je iný. Okrem toho sa zmení, keď sa teplota zmení.
Pri nízkych teplotách, mierne presahujúce teplotu topenia tejto látky, stupeň objednania umiestnenia častíc tejto tekutiny je veľký.
S rastúcou teplotou spadá a keďže vlastnosti tekutiny sa vyhrievajú, viac a viac približuje sa k vlastnostiam plynu. Keď sa dosiahne kritická teplota, rozdiel medzi kvapalinou a plynom zmizne.
Pokiaľ ide o podobnosť vo vnútornej štruktúre kvapalín a amorfných telies, sa tieto často považujú za kvapalinu s veľmi vysokou viskozitou a iba látky v kryštalickej farbe môžu zahŕňať pevné telesá.
Otvorenie amorfné telá Kvapaliny by sa však mali pamätať, že v amorfných telách, na rozdiel od bežných kvapalín, majú častice nevýznamné mobilitu - rovnaké ako v kryštáloch.
Agregované štáty. Kvapaliny. Fázy termodynamiky. Fázové prechody.
Prednáška 1.16.
Všetky látky môžu existovať v troch agregatívnych štátoch - pevné, kvapalnéa plynný. Prechody medzi nimi sú sprevádzané skok-triasť zmena v rade fyzikálnych vlastností (hustota, tepelná vodivosť atď.).
Agregovaný stav závisí od fyzikálnych podmienok, v ktorých sa látka nachádza. Existencia v podstate viacerých agregovaných štátov je spôsobená rozdielmi v tepelnom pohybe jeho molekúl (atómov) a ich interakcie za rôznych podmienok.
Plyn - agregovaný stav látky, v ktorej častice nie sú príbuzné, alebo veľmi zle spojené sily interakcie; Kinetická energia tepelného pohybu jeho častíc (molekuly, atómy) výrazne prevyšuje potenciálnu energiu interakcií medzi nimi, takže častice sa pohybujú takmer voľne, čo úplne naplní nádobu, v ktorej existuje a užívajte ho. V plynnom stave látka nemá ani svoj vlastný objem ani vlastnú formu. Akákoľvek látka môže byť preložená do plynného, \u200b\u200bvýmenu tlaku a teploty.
Tekutý - agregovaný stav látky, medziprodukt medzi pevným a plynným. Vyznačuje sa veľkou mobilitou častíc a malým voľným priestorom medzi nimi. To vedie k tomu, že tekutiny si zachovávajú ich objem a majú tvar nádoby. V kvapaline je molekula umiestnená veľmi blízko k sebe navzájom. Preto je hustota kvapaliny oveľa väčšia ako hustota plynov (pri normálnom tlaku). Vlastnosti tekutiny vo všetkých smeroch sú rovnaké (izotropné) s výnimkou tekutých kryštálov. Pri zahrievaní alebo znížení hustoty kvapalnej nehnuteľnosti, tepelná vodivosť, viskozita sa spravidla líši na priblíženie vlastností plynov.
Tepelný pohyb molekúl tekutiny sa skladá z kombinácie kolektívnych vibračných pohybov a z času na čas skokov molekúl z niektorých rovnovážnych pozícií pre ostatných.
Pevné (kryštalické) telesá - agregovaný stav látky charakterizovaný stabilitou tvaru a povahou tepelného pohybu atómov. Tento pohyb je oscilácie atómov (alebo iónov), z ktorých pevné telo pozostáva. Amplitúda oscilácií je zvyčajne malá v porovnaní s interaktívnymi vzdialenosťami.
Vlastnosti kvapalín.
Molekuly hmoty v tekutom stave sú umiestnené takmer blízko seba. Na rozdiel od pevných kryštalických telies, v ktorých molekuly formou usporiadaných konštrukcií v celom objeme kryštálov a môžu vykonávať tepelné oscilácie v blízkosti pevných centier, molekuly tekutín majú väčšiu slobodu. Každá molekula kvapalina, ako aj v pevnej látke, "upnuté" zo všetkých strán susednými molekulami a vykonáva tepelné výkyvy o nejakej rovnovážnej polohe. Z času na čas sa však môže niektorá molekula presunúť na ďalšie voľné miesto. Takéto skoky v tekutinách sa vyskytujú pomerne často; Preto molekuly nie sú viazané na určité centrá, a to v kryštáloch, a môžu sa pohybovať v objeme tekutiny. To vysvetľuje tekutosť kvapalín. Vzhľadom na silnú interakciu medzi úzko umiestnenými molekulami môžu tvoriť lokálne (nestabilné) objednané skupiny obsahujúce niekoľko molekúl. Tento fenomén sa nazýva stredný postup.
Kvôli hustým balením molekúl, stlačiteľnosť kvapalín, t.j. zmena objemu, keď sa zmeny tlaku veľmi malé; Je desať a stovky tisícok krát menej ako v plynoch. Napríklad na zmenu objemu vody o 1%, je potrebné zvýšiť tlak približne 200-krát. Takéto zvýšenie tlaku v porovnaní s atmosférickým sa dosiahne v hĺbke asi 2 km.
Kvapaliny, ako sú pevné telesá, zmeňte ich hlasitosť, keď sa teplota zmení. Pre nie veľmi veľké teploty, relatívna zmena objemu δ V. / V. 0 úmerne zmena teploty δ T.:
| |
Koeficient β sa nazýva teplotný koeficient objemu priemyslu. Tento koeficient kvapalín je desaťkrát viac ako tuhý. Vo vode, napríklad pri teplote 20 ° C p v ≈ 2 · 10 -4 až -1, v oceli - p St ≈ 3,6 · 10 -5 až -1, v kremennom skle - β sq ≈ 9 · 10 - 6 až -1.
Rozšírenie tepla Voda má zaujímavú a dôležitú anomáliu pre život na Zemi. Pri teplotách pod 4 ° C sa voda rozširuje s poklesom teploty (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.
Pri zmrazení sa voda rozširuje, takže ľad zostáva plávať na povrchu mraziacej nádrže. Teplota mrazovej vody pod ľadom je 0 ° C. V hustejších vrstvách vody v spodnej časti zásobníka sa teplota vydáva asi 4 ° C. Vzhľadom k tomu môže život existovať vo vode zmrazovacích rezervoárov.
Najzaujímavejšou rien kvapalín je prítomnosť freefurture. Kvapalina, na rozdiel od plynov, nevyplní celý objem plavidla, v ktorom je nanitída. Medzi kvapalinou a plynom (alebo trajektom) je vytvorená hranica oddielu, ktorá je za zvláštnych podmienok v porovnaní so zvyškom tekutiny. Molekuly v pohraničnej vrstve tekutiny, na rozdiel od molekúl vo svojej hĺbke, sú obklopené inými molekulami tej istej tekutiny nie zo všetkých strán. Sily intermolekúlárnej interakcie, pôsobiace na jednej z molekúl vo vnútri kvapaliny zo susedných molekúl, sú v priemere vzájomne kompenzované. Akákoľvek molekula v okrajovej vrstve je priťahovaná molekulami vo vnútri kvapaliny (silkami pôsobiacimi na túto molekulu tekutiny na strane molekúl plynu (alebo pary)). V dôsledku toho existuje určitá reléová sila, smerová tekutina hlboká do tekutiny. Povrchové molekuly sily intermolekulárnej príťažlivosti sa natiahnutí do kvapaliny. Ale všetky molekuly, vrátane molekúl hraničných vrstiev, by mali byť v stave rovnováhy. Táto rovnováha sa dosahuje z dôvodu určitého zníženia vzdialenosti medzi molekulami povrchových vrstvov a ich najbližšími susedmi vo vnútri kvapaliny. S poklesom vzdialenosti medzi molekulami vzniká responsion sila. Ak je priemerná vzdialenosť medzi molekulami vo vnútri kvapaliny rovná r. 0, potom molekuly povrchovej vrstvy sú balené trochu pevnejšie, a preto majú dodatočnú mieru potenciálnej energie v porovnaní s vnútornými molekulami. Treba mať na pamäti, že vzhľadom na extrémne nízku stlačiteľnosť, prítomnosť hustovo balenej povrchovej vrstvy nevedie k významnej zmene objemu tekutiny. Ak sa molekula pohybuje z povrchu do kvapaliny, budú pozitívne sily intermolekulárnej interakcie. Naopak, vytiahnite niektoré molekuly z hĺbky kvapaliny na povrch (t.j., zvýšiť povrchovú plochu kvapaliny), externý výkon musí urobiť pozitívnu prácu A. Externá zmena v δ S. Plocha povrchu:
| A. Vonkajšie \u003d σδ. S.. |
Koeficient σ sa nazýva koeficient povrchového napätia (σ\u003e 0). Koeficient povrchového napätia sa teda rovná práci potrebnej na zvýšenie povrchovej plochy kvapaliny pri konštantnej teplote na jednotku.
V koeficiente SI povrchového napätia meraného v jouly meračnámestie (j / m 2) alebo v newtonov na meter (1 n / m \u003d 1 j / m 2).
Preto molekuly povrchovej vrstvy tekutiny majú nadbytok v porovnaní s molekulami vo vnútri kvapaliny potenciálna energia. Potenciálna energia E. Povrch kvapaliny je úmerný svojej ploche: (1.16.1)
Z mechanikov je známy, že rovnovážny stav systému zodpovedá minimálnej hodnote jeho potenciálnej energie. Z toho vyplýva, že voľný povrch tekutiny sa snaží znížiť svoju oblasť. Z tohto dôvodu má voľná kvapka tekutiny sférický tvar. Tekutina sa správa ako keby pre dotyčnicu jeho povrchu boli sily, ktoré znižujú (utiahnutie) tohto povrchu. Tieto sily sa nazývajú sily povrchového napätia.
Prítomnosť sily povrchového napätia robí povrch kvapaliny podobný elastickej natiahnutej fólii, s jediným rozdielom, že elastická sila vo fólii závisí od jeho plochy (tj, ako je film deformovaný), Povrch povrchového napätia nezávisí od kvapalín povrchovej plochy.
Povrchové napínacie sily sa snažia znížiť povrch filmu. Preto môžete napísať: (1.16.2)
Takto môže byť koeficient povrchového napätia σ definovaný ako modul sily povrchového napätia pôsobiaceho riadkov dĺžky povrchu obmedzenia čiary ( l.- Dĺžka tejto čiary).
Vzhľadom k pôsobeniu povrchových ťahových síl v kvapkách kvapaliny a vnútri bubliny mydla vzniká pretlak Δ p. \\ t. Ak mentálne rozrežte sférický pokles polomeru R. Pre dve polovice by mala byť každá z nich rovnováha pod pôsobením síl povrchového napätia aplikovaného na reznú hranicu 2π R. a pretlakové sily pôsobiace na oblasť π R. 2 časti (obr.1.16.1). Rovnovážny stav je napísaný ako
V blízkosti hraníc medzi kvapalinou, pevným a plynom, tvar voľného povrchu tekutiny závisí od silách interakcie molekúl tekutiny s tuhými molekulami (interakcia s molekulami plynu (alebo parou)). Ak sú tieto sily väčšie ako interakčné sily medzi samotnou tekutinou, kvapalinou zmáčanie Povrch pevnej látky. V tomto prípade sa kvapalina približuje k povrchu pevnej látky pod nejakým ostrým uhlom θ, ktorý je charakteristický pre daný pár kvapaliny - tuhej látky. Uhol θ sa nazýva regionálny uhol. Ak interakčné sily medzi molekulami tekutiny presahujú sily ich interakcie s molekulami s pevným telesným materiálom, potom uhol hrany θ sa ukáže, že je hlúpy (obr.1.16.2 (2)). V tomto prípade hovoria, že tekutina nie je mokrý Povrch pevnej látky. Inak (uhol - akútna) kvapalina zmáčaniepovrch (obr. 1,16,2 (1)). Pre na plný úväzokθ \u003d 0, kedy plné non-vagónθ \u003d 180 °.
Kapilárne javy Horolezectvo alebo zníženie kvapaliny v trubkách s malými priemermi - kapiláry. Zmáčacie tekutiny vzostup v kapilár, ktoré sú spustené - vynechanie.
Obrázok 1.16.3 znázorňuje kapilárnu trubicu nejakého polomeru r., znížené dolným koncom v zmáčacej tekutine hustoty ρ. Horný koniec kapiláry je otvorený. Zdvíhanie kvapaliny v kapiláry pokračuje, kým sa sila gravitácie pôsobí na tekutom póle v kapiláry nebude rovná výslednému modulu rozlíšenia F. Sily povrchového napätia pôsobiaceho pozdĺž hraníc kontaktu kvapaliny s povrchom kapiláry: F. T \u003d. F. n, kde F. T \u003d. mg. = ρ h.π r. 2 g., F. H \u003d σ2π. r. Cos θ.
To znamená:
S plným zmáčaním θ \u003d 0, cos θ \u003d 1. V tomto prípade
S plnými non-sledmi θ \u003d 180 °, cos θ \u003d -1, a preto h. < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.
Voda je takmer úplne zmáčaná čistý povrch skla. Naopak, ortuť nie je úplne vlhký sklenený povrch. Preto sa úroveň ortuti v sklenenej kapiláre zníži pod úrovňou v nádobe.