Властивості й будова газоподібних, рідких і твердих тіл

Вся нежива матерія складається з частинок, поведінка яких може відрізнятися. Будова газоподібних, рідких і твердих тіл має свої особливості. Частинки в твердих тілах утримуються разом, так як розташовані дуже тісно один до одного, це робить їх дуже міцними. Крім того, вони можуть тримати певну форму, так як їх найдрібніші частинки практично не рухаються, а тільки вібрують. Молекули в рідинах знаходяться досить близько один до одного, проте вони можуть вільно пересуватися, тому власної форми вони не мають. Частинки в газах рухаються дуже швидко, навколо них, як правило, багато простору, що передбачає їх легке стиск.

Властивості й будова твердих тіл

Яка структура і особливості будови твердих тіл? Вони складаються з частинок, які розташовані дуже близько один до одного. Вони не можуть переміщатися, і тому їх форма залишається фіксованою. Які властивості твердого тіла? Воно не стискається, але якщо його нагріти, то його обсяг буде збільшуватися із зростанням температури. Це відбувається тому, що частинки починають вібрувати і рухатися, що призводить до зменшення щільності.

Однією з особливостей твердих тіл є те, що вони мають незмінну форму. Коли тверде тіло нагрівається, Середня швидкість руху частинок збільшується. Швидше рухомі частинки стикаються більш люто, змушуючи кожну частку штовхати своїх сусідів. Отже, підвищення температури зазвичай призводить до підвищення міцності тіла.

Кристалічна будова твердих тіл

Міжмолекулярні сили взаємодії між сусідніми молекулами твердого тіла досить сильні, щоб тримати їх у фіксованому положенні. Якщо ці найдрібніші частинки знаходяться в високоупорядоченной комплектації, то такі структури прийнято називати кристалічними. Питаннями внутрішньої впорядкованості частинок (атомів, іонів, молекул) елемента або сполуки займається спеціальна наука – кристалографія.

Хімічна будова твердого тіла також викликає особливий інтерес. Вивчаючи поведінку частинок, того, як вони влаштовані, хіміки можуть пояснити і передбачити, як певні види матеріалів будуть себе вести за певних умов. Найдрібніші частинки твердого тіла розташовані у вигляді решітки. Це так зване регулярне розташування частинок, де важливе значення відіграють різні хімічні зв`язки між ними.

Зонна теорія будови твердого тіла розглядає тверда речовина як сукупність атомів, кожен їх яких, у свою чергу, складається з ядра і електронів. У кристалічному будові ядра атомів знаходяться у вузликах кристалічної решітки, для якої характерна певна просторова періодичність.

Що таке структура рідини?

Будова твердих тіл і рідин схоже тим, що частинки, з яких вони складаються, знаходяться на близькій відстані. Різниця полягає в тому, що молекули рідкої речовини вільно переміщаються, так як сила тяжіння між ними набагато слабкіше, ніж у твердому тілі.

Якими ж властивостями володіє рідина? По-перше, це плинність, по-друге, рідина буде приймати форму контейнера, в який її поміщають. Якщо її нагріти, обсяг буде збільшуватися. Через близького розташування часток один до одного рідина не може бути стиснута.

Яка структура і будова газоподібних тіл?

Частинки газу розташовуються випадковим чином, вони перебувають так далеко один від одного, що між ними не може виникнути сила тяжіння. Якими властивостями володіє газ і яке будова газоподібних тіл? Як правило, газ рівномірно заповнює весь простір, в яке він був поміщений. Він легко стискається. Швидкість частинок газоподібного тіла збільшується разом із зростанням температури. При цьому відбувається також підвищення тиску.

Будова газоподібних, рідких і твердих тіл характеризується різними відстанями між найдрібнішими частинками цих речовин. Частинки газу знаходяться набагато далі один від одного, ніж у твердому або рідкому стані. У повітрі, наприклад, середня відстань між частинками приблизно в десять разів перевищує діаметр кожної частинки. Таким чином, обсяг молекул займає всього близько 0,1% від загального обсягу. Решта 99,9% становить порожній простір. На противагу цьому частки рідини заповнюють близько 70% загального обсягу рідини.

Кожна частинка газу рухається вільно за прямолінійним шляху, поки вона не зіткнеться з іншого часткою (газу, рідини або твердого тіла). Частинки зазвичай рухаються досить швидко, а після того як дві з них стикаються, вони відскакують один від одного і продовжують свій шлях поодинці. Ці зіткнення змінюють напрямок і швидкість. Ці властивості газових частинок дозволяють газам розширюватися, щоб заповнити будь-яку форму або об`єм.

Зміна стану

Будова газоподібних, рідких і твердих тіл може мінятися, якщо на них чиниться певний зовнішній вплив. Вони можуть навіть переходити в стану один одного за певних умов, наприклад в процесі нагрівання або охолодження.

• Плавлення. Під впливом дуже високих температур організована структура руйнується, і тверде тіло стає рідким. Частинки раніше розташовуються близько один до одного, але між ними з`являється більше вільного простору. Таким чином, коли тверда речовина плавиться, воно, як правило, розширюється, щоб заповнити кілька більший обсяг. Ця свобода пересування дозволяє, наприклад, надати певну форму рідкому металу.

• Випаровування. Будова і властивості рідких тіл дозволяють їм за певних умов переходити в зовсім інше фізичний стан. Наприклад, випадково протоку бензин при заправці автомобіля, можна досить швидко відчути його різкий запах. Як це відбувається? Частинки рухаються по всій рідини, в підсумку певна їх частина досягає поверхні. Їх спрямований рух може винести ці молекули за межі поверхні в простір над рідиною, але тяжіння буде затягувати їх назад. З іншого боку, якщо частка рухається дуже швидко, вона може відірватися від інших на пристойну відстань. Таким чином, при збільшенні швидкості частинок, яке трапляється зазвичай при нагріванні, відбувається процес випаровування, тобто перетворення рідини в газ.

Поведінка тіл в різних фізичних станах

Будова газів, рідин, твердих тіл головним чином обумовлено тим, що всі ці речовини складаються з атомів, молекул або іонів, проте поведінка цих частинок може бути абсолютно різним. Частинки газу хаотичним чином віддалені один від одного, молекули рідини знаходяться близько один до одного, але вони не так жорстко структуровані, як у твердому тілі. Частинки газу вібрують і пересуваються на високих швидкостях. Атоми і молекули рідини вібрують, переміщаються і ковзають мимо один одного. Частинки твердого тіла також можуть вібрувати, але рух як такий для них не властиво.

Особливості внутрішньої структури

Для того щоб зрозуміти поведінку матерії, потрібно спочатку вивчити особливості її внутрішньої структури. Які внутрішні відмінності між гранітом, оливковою олією і гелієм в повітряній кульці? Проста модель структури матерії допоможе знайти відповідь на це питання.

Модель є спрощеним варіантом реального предмета або речовини. Наприклад, до того як починається безпосереднє будівництво, архітектори спочатку конструюють модель будівельного проекту. Така спрощена модель не обов`язково передбачає точний опис, але в той же час вона може дати приблизне уявлення того, що буде собою представляти та чи інша структура.

Спрощені моделі

У науці, однак, моделями не завжди виступають фізичні тіла. За останнє сторіччя спостерігалося значне зростання людського розуміння про фізичний світ. Однак більша частина накопичених знань і досвіду заснована на надзвичайно складних уявленнях, наприклад у вигляді математичних, хімічних та фізичних формул. Для того щоб розібратися у всьому цьому, потрібно бути досить добре підкованим в цих точних і найскладніших науках. Вчені розробили спрощені моделі для візуалізації, пояснення та передбачення фізичних явищ. Все це значним чином спрощує розуміння того, чому деякі тіла мають постійну форму та обсяг при певній температурі, а інші можуть їх змінювати і так далі.

Вся матерія складається з найдрібніших частинок. Ці частинки знаходяться в постійному русі. Обсяг руху пов`язаний з температурою. Підвищена температура свідчить про збільшення швидкості руху. Будова газоподібних, рідких і твердих тіл відрізняється свободою пересування їх часток, а також тим, наскільки сильно частинки притягуються один до одного. Фізичні властивості речовини залежать від його фізичного стану. Водяна пара, рідка вода і лід мають однакові хімічні властивості, але їх фізичні властивості значно відрізняються.