Агрегатний стан речовини

Фізична або агрегатний стан матерії характеризується її певними властивостями при конкретних умовах (тиску і температурі). Тобто вона може бути твердою, рідкою або газоподібною. Зміна агрегатних станів речовини призводить до зміни його фізичні властивості (Щільність, ентропія, вільна енергія). Перебуваючи в твердому стані, воно здатне зберігати фіксований обсяг і форму. Перейшовши в рідину, при тому ж обсязі, змінює форму, пристосовуючись до посудини або ємності. Будучи газоподібним, це ж речовина не зберігає не тільки форму, а й обсяг, так як, розширюючись, заповнює весь простір.

Наприклад, агрегатний стан води може бути твердим, рідким або газоподібним. При цьому хімічна формула (H2O) і складу молекули (два водневих атома і один кисневий атом) не змінюються. При температурах від 0 ° С і нижче вона знаходиться в твердому стані і називається льодом. Від 0 ° С і до 99,944 ° С являє собою безбарвну (для малих обсягів) прозору рідину, яка не має запаху і смаку. При температурі 99,944 ° С переходить в газову фазу і називається водяною парою. На цьому прикладі видно, що агрегатний стан речовини змінюється при зміні зовнішніх умов. В даному випадку при майже не змінюються тиску навколишнього середовища, але зміні температури, лід плавиться при 0 ° С і перетворюється на воду, а та кипить при 99,944 ° С і, випаровуючись, перетворюється на пару.

Вода, можна сказати, відрізняється за своїми властивостями, перебуваючи в різних агрегатних станах. Щільність льоду дорівнює 0,917 г / смsup3-, рідкої води при стандартних умовах 0,9982 г / смsup3-, водяної пари (також при стандартних умовах) - менше 0,001 г / смsup3-. Динамічна в`язкість води при температурі плавлення льоду (Температурі замерзання води) дорівнює: mu- = 1,793middot-103 Паmiddot-с, а при 20 ° С динамічна в`язкість води становить: mu- = 1,003middot-10? sup3- Паmiddot-с. Таким чином, агрегатний стан речовини та її властивості змінюються при фазовому переході. Це перехід характеризується температурою плавлення (з твердої матерія стає рідкою), що дорівнює температурі кристалізації (рідина твердне), і температурою кипіння (рідина переходить в газ), що дорівнює температурі конденсації (газ стає рідиною).

Слід підкреслити, що агрегатний стан речовини залежить і від його складу. Так, наприклад, при однакових зовнішніх умовах різні речовини відрізняються своїми властивостями. При стандартних умовах вода H2O - це рідина. Водень H2 і кисень O2 - це гази. Залізо Fe - тверде тіло (його температура плавлення 1538,9 ° C, температура кипіння 2860,9 ° C). Але одне і те ж агрегатний стан для різних речовин може мати деякі подібності.

Наприклад, для газів характерні порівняно малі сили міжмолекулярної взаємодії. Тому їх молекули знаходяться один від одного на великих відстанях. В результаті гази здатні сильно стискатися. Молекули газів постійно рухаються, а рух є хаотичним. Саме це пояснює здатність газоподібних речовин заповнювати рівномірно весь обсяг, їм наданий: гази набувають форму та обсяг ємності, в якій вони знаходиться.

Рідини між газоподібними і твердими речовинами займають проміжне положення. З підвищенням температури, вони більшою стають схожими на гази, а з пониженням температури, вони більше нагадують тверді речовини. Молекули рідин більш щільно розміщуються завдяки помітним силам притягання між ними. Рентгенографічні дослідження їх показали, що вони мають деякі зачатки, що нагадують кристалічну будову.

Тверді речовини мають завжди певні форми й обсяги. Щоб їх змінити, необхідно затратити зусилля, оскільки молекули, атоми і іони міцно пов`язані між собою. Частинки твердої матерії не можуть вільно переміщатися, тому що зберігають взаємне розташування і близько центрів рівноваги здійснюють впорядковані коливання. Відомо два стану твердих тіл - аморфне і кристалічний. Кристали останнього характеризуються певною для них формою. Наприклад, кристали натрію хлориду NaCl нагадують за формою куб, калію нітрату KNO3 - призму і так далі. Структура аморфних - це безладно сагрегатірован молекули. На відміну від кристалічних речовин, які плавляться при певній температурі, аморфні характеризується широким інтервалом температури плавлення. Іноді їх розглядають, як рідина з дуже високою в`язкістю. При зміні умов, в яких відбувається застигання речовини, воно може вийти, як у кристалічному, так і в аморфному стані.

Агрегатний стан речовини іноді описують, як плазму або рідкі кристали. Але це не зовсім коректне визначення. Питання вимагає окремого і більш докладного вивчення, тому в даній статті це стан матерії не порушено.