Конспект урока: Агрегатные состояния веществ

Агрегатное состояние веществ

Оглянитесь вокруг: нас с вами окружают различные тела. Тела, в свою очередь, состоят из различных веществ.

В зависимости от условий одно и то же вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях.

В разных агрегатных состояниях расположение атомов и молекул, из которых состоят вещества, различно, внутренняя энергия одинаковых масс твёрдого тела, жидкости и газа при одинаковых температурах тоже различается.

Рис. 1. Пример расположения молекул воды в различных агрегатных состояниях: а — твёрдое (лёд); б — газообразное (водяной пар); в — жидкое (вода)

От расположения молекул в веществе, а также от их движения, зависит, в каком агрегатном состоянии находится вещество и какими свойствами оно обладает.

Твёрдое, жидкое, газообразное

Таблица 1. Свойства веществ разных агрегатных состояний

Наиболее характерными свойствами газов являются:

• сжимаемость,
• способность расширяться.

Газы не имеют собственного объёма, объём газа определяется объёмом сосуда, в котором находится газ. Газы также не имеют собственной формы и расширяются до тех пор, пока не заполнят весь сосуд, принимая его форму.

Рис. 2. а — сжимаемость газов; б — увеличение объёма газа при нагревании, используют для проверки прибора на герметичность

2 " loading="lazy" /> Рис. 3. «Переливание» CO₂

Газообразные вещества кажутся невесомыми, но понятие «невесомость» газов весьма относительное. 

 

В этом легко убедиться во время опыта с «переливанием» углекислого газа из колбы в колбу.

 

Углекислый газ — бесцветный, тяжелее воздуха, при «переливании» его в колбу с горящими свечами, по мере её заполнения углекислым газом, свечи будут гаснуть одна за одной. 

Взаимопревращения веществ

При определённых условиях вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое. Такие переходы представляют собой физическое явление.

Рис. 4. Кислород: а — твёрдый, б — жидкий

Так, например, кислород, при н. у. (нормальных условиях) — газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде. 

 

При температуре −183 ^оС кислород переходит в жидкое агрегатное состояние. Жидкий кислород — вещество голубого цвета.

 

При температуре −219 ^оС кислород затвердевает. Твёрдый кислород — вещество синего цвета. 

Плавление — это процесс перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления.

При плавлении вещества энергия поглощается, вещество получает энергию.

Кристаллизация (отвердевание) — процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое (процесс обратный плавлению).

Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

При кристаллизации вещество, наоборот, выделяет энергию в окружающую среду.

Поэтому обычно при снегопаде становится теплее: окружающая среда нагревается от энергии, выделяющейся при кристаллизации. Это хорошо известно многим животным, например птицам. Недаром их можно заметить зимой во время мороза сидящими на льду, который покрывает реки и озёра. Из-за выделения энергии при образовании льда воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, и птицы этим пользуются.

Испарение — процесс превращения жидкости в газ, когда некоторые частицы жидкости способны преодолевать силы межмолекулярного притяжения.

При увеличении температуры число таких частиц становится всё больше, а испарение — интенсивнее. Наконец, при определённой температуре испарение становится настолько интенсивным, что жидкость закипает. Эта температура называется температурой кипения вещества.

Конденсация — превращение вещества из газообразного состояния в жидкое.

Этот процесс происходит в воздухе, насыщенном паром, при понижении температуры или изменении давления атмосферы, над водой и земной поверхностью, на предметах и растениях. Конденсация идёт с выделением энергии.

Рис. 5. Медицинский йод

Сублимация (возгонка) — переход из твёрдого агрегатного состояния в газообразное, минуя жидкое.

 

Возгонка характерна, например, для всем нам известного вещества — йода, который при н. у. не имеет жидкого агрегатного состояния (медицинский йод — спиртовой раствор йода). Аналогично ведет себя углекислый газ (сухой лед).

 

Поддаётся возгонке также и вода, поэтому бельё после стирки можно высушить и на морозе.

Десублимация — превращение газообразного вещества в твёрдое.

Примером этого процесса может служить образование инея, когда водяной пар, содержащийся в атмосфере, превращается в кристаллики льда, которые оседают на холодных ветвях деревьев и проводах.

Каждое вещество, в зависимости от условий, может находиться в одном из трёх агрегатных состояний. 

Вещество из одного агрегатного состояния может переходить в другое. Такие переходы играют важную роль не только в природе, но и в технике. Так, например, превратив воду в пар, люди используют его затем в паровых турбинах на электростанциях. Расплавляя металлы на заводах, человек получает возможность изготовить из них различные сплавы: сталь, чугун, латунь.