Рідина- Речовина в стані, проміжному між твердим і газоподібним. Це агрегатний стан речовини, в якому молекули (або атоми) пов'язані між собою настільки, що дозволяє йому зберігати свій обсяг, але недостатньо сильно, щоб зберігати і форму.
Властивості рідин.
Рідини легко змінюють форму, але зберігають обсяг. В звичайних умовахвони набувають форми судини, де знаходяться.
Поверхня рідини, що не стикається зі стінками судини, називається вільною поверх-хністю. Вона утворюється внаслідок дії сили тяжіння на молекули рідини.
Будова рідин.
Властивості рідин пояснюються тим, що проміжки між їхніми молекулами малі: молекули в рідинах упаковані так щільно, що відстань між кожними двома молекулами менше розмірівмолекул. Пояснення поведінки рідин з урахуванням характеру молекулярного руху рідини було дано радянським ученим Я. І. Френкелем. Воно полягає в наступному. Молекула рідини коливається біля становища тимчасового рівноваги, зіштовхуючись коїться з іншими молекулами з найближчого оточення. Іноді їй вдається зробити «стрибок», щоб залишити своїх сусідів із найближчого оточення та продовжувати коливання вже серед інших сусідів. Час осілого життя молекули води, тобто час коливання близько одного положення рівноваги при кімнатній температурі, У середньому 10 -11 с. Час одного коливання значно менше - 10-12-10-13.
Оскільки відстані між молекулами рідини малі, то спроба зменшити об'єм рідини призводить до деформації молекул, вони починають відштовхуватися один від одного, чим пояснюється мала стисливість рідини. Плинність рідини пояснюється тим, що «стрибки» молекул з одного осілого положення в інше відбуваються по всіх напрямках з однаковою частотою. Зовнішня сила не змінює помітним чином число «стрибків» в секунду, вона лише задає їхній переважний напрямок, чим і пояснюється текучість рідини і те, що вона набуває форми судини.
Вся нежива матерія складається з частинок, поведінка яких може відрізнятись. Будова газоподібних, рідких та твердих тіл має свої особливості. Частинки у твердих тілах утримуються разом, тому що розташовані дуже тісно одна до одної, це робить їх дуже міцними. Крім того, вони можуть тримати певну форму, Оскільки їх дрібні частинки мало рухаються, лише вібрують. Молекули в рідинах знаходяться досить близько одна до одної, 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 їхнє легке стиснення.
Властивості та будова твердих тіл
Яка структура та особливості будови твердих тіл? Вони складаються з частинок, які розташовані дуже близько одна до одної. Вони можуть переміщатися, і тому їх форма залишається фіксованою. Якими є властивості твердого тіла? Воно не стискається, але якщо його нагріти, його обсяг буде збільшуватися зі зростанням температури. Це тому, що частинки починають вібрувати і рухатися, що призводить до зменшення щільності.
Однією з особливостей твердих тіл є те, що вони мають постійну форму. Коли тверде тіло нагрівається, рух часток збільшується. Швидше частинки, що рухаються, стикаються більш люто, змушуючи кожну частинку штовхати своїх сусідів. Отже, підвищення температури зазвичай призводить до підвищення міцності тіла.
Кристалічна будова твердих тіл
Міжмолекулярні сили взаємодії між сусідніми молекулами твердого тіла є досить сильними, щоб тримати їх у фіксованому положенні. Якщо ці дрібні частинки перебувають у високоупорядкованій комплектації, такі структури прийнято називати кристалічними. Питаннями внутрішньої впорядкованості частинок (атомів, іонів, молекул) елемента чи сполуки займається спеціальна наука – кристалографія.
Твердого тіла також викликає особливий інтерес. Вивчаючи поведінку частинок, того, як вони влаштовані, хіміки можуть пояснити і передбачити, як певні види матеріалів будуть поводитися за певних умов. Найдрібніші частинки твердого тіла розташовані у вигляді ґрат. Це так зване регулярне розташування частинок, де важливе значення мають різні хімічні зв'язкиміж ними.
Зонна теорія будови твердого тіла розглядає як сукупність атомів, кожен з яких, у свою чергу, складається з ядра та електронів. У кристалічній будові ядра атомів перебувають у вузликах кристалічної решітки, на яку характерна певна просторова періодичність.
Що таке структура рідини?
Будова твердих тіл і рідин схоже на те, що частинки, з яких вони складаються, знаходяться на близькій відстані. Відмінність у тому, що молекули вільно переміщуються, оскільки сила тяжіння з-поміж них набагато слабкіше, ніж у твердому тілі.
Якими ж властивостями володіє рідина? По-перше, це плинність, по-друге, рідина прийматиме форму контейнера, в який її поміщають. Якщо її нагріти, обсяг збільшуватиметься. Через близьке розташування частинок одна до одної рідина не може бути стиснута.
Яка структура та будова газоподібних тіл?
Частинки газу розташовуються випадковим чином, вони знаходяться так далеко одна від одної, що між ними не може виникнути сила тяжіння. Якими властивостями володіє газ та яка будова газоподібних тіл? Як правило, газ рівномірно заповнює весь простір, в який він був поміщений. Він легко стискається. Швидкість частинок газоподібного тіла збільшується разом із зростанням температури. При цьому відбувається підвищення тиску.
Будова газоподібних, рідких та твердих тіл характеризується різними відстанями між найдрібнішими частинками цих речовин. Частинки газу знаходяться набагато далі одна від одної, ніж у твердому чи рідкому стані. У повітрі, наприклад, середня відстань між частинками приблизно в десять разів перевищує діаметр кожної частки. Таким чином, обсяг молекул займає близько 0,1 % від загального обсягу. Інші 99,9% становить порожній простір. На противагу цьому частинки рідини заповнюють близько 70% загального обсягу рідини.
Кожна частка газу рухається вільно прямолінійним шляхом, поки вона не зіткнеться з іншою частинкою (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 один. Ці зіткнення змінюють напрямок та швидкість. Ці властивості газових частинок дозволяють газам розширюватися, щоб заповнити будь-яку форму чи обсяг.
Зміна стану
Будова газоподібних, рідких і твердих тіл може змінюватися, якщо на них чиниться певна зовнішня дія. Вони можуть навіть переходити в стани один одного за певних умов, наприклад, в процесі нагрівання або охолодження.
- Випаровування. Будова та властивості рідких тіл дозволяють їм за певних умов переходити до зовсім іншого фізичного стану. Наприклад, випадково проливши бензин під час заправки автомобіля, можна досить швидко відчути його різкий запах. Як це відбувається? Частинки рухаються по всій рідині, в результаті певна частина їх досягає поверхні. Їх спрямований рух може винести ці молекули за межі поверхні у простір над рідиною, але тяжіння затягуватиме їх назад. З іншого боку, якщо частка рухається дуже швидко, вона може відірватися від інших на пристойну відстань. Таким чином, зі збільшенням швидкості частинок, що трапляється зазвичай при нагріванні, відбувається процес випаровування, тобто перетворення рідини на газ.
Поведінка тіл у різних фізичних станах
Будова газів, рідин, твердих тіл головним чином зумовлена тим, що всі ці речовини складаються з атомів, молекул або іонів, проте поведінка цих частинок може бути різною. Частинки газу хаотичним чином віддалені одна від одної, молекули рідини знаходяться близько одна до одної, але вони не так жорстко структуровані, як у твердому тілі. Частинки газу вібрують та пересуваються на високих швидкостях. Атоми і молекули рідини вібрують, переміщуються і ковзають повз один одного. Частинки твердого тіла також можуть вібрувати, але рух як такий для них не властивий.
Особливості внутрішньої структури
Щоб зрозуміти поведінку матерії, потрібно спочатку вивчити особливості її внутрішньої структури. Які внутрішні відмінності між гранітом, оливковою олієюі гелієм у повітряній кульці? Проста модельСтруктура матерії допоможе знайти відповідь на це питання.
Модель є спрощеним варіантом реального предмета чи речовини. Наприклад, перш ніж 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 являтиме собою та чи інша структура.
Спрощені моделі
У науці, однак, моделями не завжди виступають фізичні тіла. За останнє століття спостерігалося значне зростання людського розуміння фізичного світу. Проте більша частинанакопичених знань та досвіду заснована на надзвичайно складних уявленнях, наприклад у вигляді математичних, хімічних та фізичних формул.
Щоб розібратися у всьому цьому, потрібно бути досить добре підкованим у цих точних і найскладніших науках. Вчені розробили спрощені моделі для візуалізації, пояснення та передбачення фізичних явищ. Все це значно спрощує розуміння того, чому деякі тіла мають постійну формута обсяг при певній температурі, А інші можуть їх міняти і таке інше.
Вся матерія складається з найдрібніших частинок. Ці частки перебувають у постійному русі. Об'єм руху пов'язаний із температурою. Підвищена температурасвідчить про збільшення швидкості руху. Будова газоподібних, рідких і твердих тіл відрізняється свободою пересування їх частинок, а також тим, наскільки частки притягуються один до одного. Фізичні залежить від його фізичного стану. Водяна пара, рідка вода та лід мають однакові Хімічні властивості, але їх Фізичні властивостізначно відрізняються.
Урок №2/5 2
Тема №26: «Модель будови рідини. Насичені та ненасичені пари. Вологість повітря."
1 Модель будови рідини
Рідина - одне з агрегатних станів речовини. Основною властивістю рідини, що відрізняє її від інших агрегатних станів, є здатність необмежено змінювати форму під дією дотичних механічних напруг, навіть скільки завгодно малих, практично зберігаючи при цьому обсяг.
Рис.1
Рідкий стан зазвичай вважають проміжним міжтвердим тілом та газом : газ не зберігає ні обсягу, ні форми, а тверде тіло зберігає і те, і інше.
Молекули рідини немає певного становища, але водночас їм недоступна повна свобода переміщень. Між ними існує тяжке, достатньо сильне, щоб утримати їх на близькій відстані.
Речовина у рідкому стані існує у певному інтервалітемператур , нижче якого переходить утвердий стан(відбувається кристалізація або перетворення на твердотільне аморфний стан -скло), вище - в газоподібне (відбувається випаровування). Межі цього інтервалу залежать відтиску.
Усі рідини прийнято ділити на чисті рідини тасуміші . Деякі суміші рідин мають велике значеннядля життя:кров, морська вода та ін. Рідини можуть виконувати функціюрозчинників.
Основною властивістю рідин є плинність. Якщо до ділянки рідини, що перебуває в рівновазі, додатизовнішню силу , то виникає потік частинок рідини у тому напрямку, у якому ця сила прикладена: рідина тече. Таким чином, під дією неврівноважених зовнішніх сил рідина не зберігає форму та відносне розташування частин, і тому набуває форми судини, в якій знаходиться.
На відміну від пластичних твердих тіл, рідина не маємежі плинності: достатньо прикласти скільки завгодно малу зовнішню силу, щоб рідина потекла.
Одним із характерних властивостейрідини є те, що вона маєпевний обсяг ( за незмінних зовнішніх умов). Рідина надзвичайно важко стиснути механічно, оскільки, на відміну відгазу між молекулами дуже мало вільного простору. Тиск, що виробляється на рідину, укладену в посудину, передається без зміни до кожної точки обсягу цієї рідини (закон Паскаля , Справедливий також і для газів). Ця особливість поряд з дуже малою стисливістю використовується в гідравлічних машинах.
Рідини зазвичай збільшують об'єм (розширюються) при нагріванні та зменшують об'єм (стискаються) при охолодженні. Втім, трапляються і винятки, наприклад,вода стискається при нагріванні, при нормальному тиску та температурі від 0 °C до приблизно 4 °C.
Крім того, рідини (як і гази) характеризуютьсяв'язкістю . Вона визначається як здатність чинити опір переміщенню однієї з частин щодо іншої - тобто як внутрішнє тертя.
Коли сусідні шари рідини рухаються відносно один одного, неминуче відбувається зіткнення молекул додатково до того, що обумовленотепловим рухом. Виникають сили, які загальмовують упорядкований рух. У цьому кінетична енергія впорядкованого руху перетворюється на теплову — енергію хаотичного руху молекул.
Рідина в посудині, приведена в рух і надана собі, поступово зупиниться, але її температура підвищиться.У парі, подібно до газу, можна майже не враховувати сил зчеплення і розглядати рух як вільний політ молекул і зіткнення їх один з одним і з оточуючими тілами (стінками та рідиною, що покриває дно судини). У рідини молекули, як і твердому тілі, сильно взаємодіють, утримуючи одне одного. Однак, у той час як у твердому тілі кожна молекула зберігає необмежено довго певне положення рівноваги всередині тіла і рух її зводиться до коливання близько цього рівноважного положення, характер руху в іншій рідині. Молекули рідини рухаються набагато вільніше, ніж молекули твердого тіла, хоч і не так вільно, як молекули газу. Кожна молекула в рідині протягом деякого часу рухається туди, то сюди, не віддаляючись, однак, від своїх сусідів. Цей рух нагадує коливання молекули твердого тіла біля положення рівноваги. Однак іноді молекула рідини виривається зі свого оточення і переходить в інше місце, потрапляючи в нове оточення, де знову протягом деякого часу здійснює рух, подібне до коливання.
Таким чином, рух молекул рідини є чимось на зразок суміші рухів у твердому тілі та в газі: «коливальний» рух на одному місці змінюється «вільним» переходом з одного місця в інше. Відповідно до цього будова рідини представляє щось середнє між будовою твердого тіла та будовою газу. Чим вище температура, тобто чим більша кінетична енергія молекул рідини, тим більшу роль відіграє «вільний» рух: тим коротші проміжки «коливального» стану молекули і частіше «вільні» переходи, тобто тим більше рідина уподібнюється до газу. При достатньо високій температурі, характерною для кожної рідини (так званої критичної температури), властивості рідини не відрізняються від властивостей сильно стисненого газу.
2 Насичені та ненасичені пари та їх властивості
Над вільною поверхнеюрідини завжди є пари цієї рідини. Якщо посудина з рідиною не закрита, то концентрація частинок пари при постійній температурі може змінюватися в широких межах у бік зменшення та у бік збільшення.
Процес випаровування в замкнутий простір (закрита судина з рідиною)може при даній температурі відбуватися лише до певної межі. Це пояснюється тим, що одночасно з випаровуванням рідини відбувається конденсація пари. Спочатку число молекул, що вилітають із рідини за 1 с, більше числамолекул, що повертаються назад, і густина, а значить, і тиск пари зростає. Це призводить до збільшення швидкості конденсації. Через деякий час настає динамічна рівновага, при якому щільність пари над рідиною стає постійною.
Пара, що знаходиться в стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною, називається насиченою парою. Пара, яка не перебуває в стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною, називається ненасиченою.
Досвід показує, що ненасичені пари підкоряються всімгазовим законам , І тим точніше, чим далі вони від насичення Для насичених пар характерні такі властивості:
- щільність і тиск насиченої пари за даної температури — це максимальні щільність і тиск, які може мати пара за даної температури;
- щільність і тиск насиченої пари залежить від роду речовини. Чим менше питома теплотапароутворення рідини, тим швидше вона випаровується і тим більший тиск і щільність її парів;
- тиск і щільність насиченої пари однозначно визначаються її температурою (не залежать від того, яким чином пара досягла цієї температури: при нагріванні або при охолодженні);
- тиск та щільність пари швидко зростають із збільшенням температури (рис. 1, а, б).
Досвід показує, що при нагріванні рідини рівень рідини у закритій посудині знижується. Отже, маса та щільність пари зростають. Більш сильне збільшення тиску насиченої пари в порівнянні з ідеальним газом (закон Гей-Люссака не застосовний до насиченої пари) пояснюється тим, що тут відбувається зростання тиску не тільки за рахунок зростання середньої кінетичної енергії молекул (як ідеального газу), але і за рахунок збільшення концентрації молекул;
- при постійній температурі тиск та щільність насиченої пари не залежать від об'єму. На малюнку 2 для порівняння наведені ізотерми ідеального газу (а) та насиченої пари (б).
Рис. 2
Досвід показує, що з ізотермічному розширенні рівень рідини в посудині знижується, при стисканні — підвищується, тобто. змінюється число молекул пари так, що густина пари залишається постійною.
3 Вологість повітря
Повітря, що містить водяні пари, називаютьвологим . Для характеристики вмісту водяної пари в повітрі вводять ряд величин: абсолютну вологість, пружність водяної пари та відносну вологість.
Абсолютною вологістюρ повітря називають величину, чисельно рівну масі водяної пари, що міститься в 1 м 3 повітря (тобто щільність водяної пари в повітрі за даних умов).
Пружність водяної пари - це парціальний тиск водяної пари, що міститься в повітрі. У СІ одиницями абсолютної вологості та пружності є відповідно кілограм на кубічний метр(кг/м 3) та паскаль (Па).
Якщо відома лише абсолютна вологість або пружність водяної пари, ще не можна судити, наскільки сухе або вологе повітря. Для визначення ступеня вологості повітря необхідно знати, близька або далека водяна пара від насичення.
Відносною вологістюповітря φ називають виражене у відсотках відношення абсолютної вологості до щільностіρ 0 насиченої пари при даній температурі (або відношення пружності водяної пари до тиску p 0 насиченої пари при даній температурі):
Чим менша відносна вологість, тим далі пара від насичення, тим інтенсивніше відбувається випаровування. Тиск насиченої пари p 0 при заданій температурі - Таблична величина. Пружність водяної пари (отже, і абсолютну вологість) визначають по точці роси.
При ізобарному охолодженні до температури t p пара стає насиченою і її стан зобразиться точкоюВ. Температуру t p , при якій водяна пара стає насиченою, називаютьточкою роси . При охолодженні нижче точки роси починається конденсація пари: з'являється туман, випадає роса, запотіють вікна.
4 Вимірювання вологості повітря
Для вимірювання вологості повітря використовують вимірювальні прилади гігрометри. Існує кілька видів гігрометрів, але основні:волосний та психрометричний.
Оскільки безпосередньо виміряти тиск водяної пари в повітрі складно, відносну вологість повітря вимірюють.непрямим шляхом.
Принцип діїволосяного гігрометразаснований на властивості знежиреної волосини (людини або тварини)змінювати свою довжинузалежно від вологості повітря, в якому воно знаходиться.
Волосся натягнутий на металеву рамку. Зміна довжини волосся передається стрілці, що переміщається вздовж шкали. Волосний гігрометр в зимовий часє основним приладом для виміру вологості повітря поза приміщенням.
Точнішим гігрометром є гігрометр психрометричний -психрометр
(по ін. грецькою "психрос" означає холодний).
Відомо, що від відносної вологості повітрязалежить швидкість випаровування.
Чим менша вологість повітря, тим легше волозі випаровуватися.
У психрометрі єдва термометри . Один - звичайний, його називаютьсухим. Він вимірює температуру навколишнього повітря. Колба іншого термометра обмотана тканинним ґнотом і опущена в ємність з водою. Другий термометр показує не температуру повітря, а температуру вологого гноту, звідси і назвазволожений термометр. Чим менша вологість повітря, тимінтенсивніше випаровується волога з ґноту, тим більша кількістьтеплоти в одиницю часу відводиться від зволоженого термометра, тим менше його показання, отже, тим більша різниця показань сухого та зволоженого термометрів.
Точку роси визначають за допомогою гігрометрів. Конденсаційний гігрометр є металевою коробкою.А , передня стінкаДо якої добре відполірована (рис. 2) Всередину коробки наливають рідину, що легко випаровується, — ефір — і вставляють термометр. Пропускаючи через коробку повітря за допомогою гумової грушіГ , викликають сильне випаровування ефіру та швидке охолодження коробки. По термометру помічають температуру, за якої з'являються крапельки роси на полірованій поверхні стінки.До . Тиск в області, що прилягає до стінки, можна вважати незмінним, тому що ця область повідомляється з атмосферою і зниження тиску за рахунок охолодження компенсується збільшенням концентрації пари. Поява роси показує, що водяна пара стала насиченою. Знаючи температуру повітря та точку роси, можна знайти парціальний тиск водяної пари та відносну вологість.
Рис. 2
5 Завдання для самостійного вирішення
Завдання 1
На вулиці йде холоднийосінній дощ. В якому разі швидше висохне білизна, розвішана на кухні: коли кватирка відкрита, або коли закрита? Чому?
Завдання 2
Вологість повітря дорівнює 78%, а показ сухого термометра дорівнює 12 °С. Яку температуру вологий термометр?(Відповідь: 10 ° С.)
Завдання 3
Різниця у показаннях сухого та вологого термометрів дорівнює 4 °С. Відносна вологістьповітря 60%. Чому рівні показання сухого та вологого термометра?(Відповідь: t c -l9 °С, t m = 10 °С.)
У двох попередніх параграфах ми розглянули будову та властивості твердих тіл – кристалічних та аморфних. Перейдемо тепер до вивчення будови та властивостей рідин.
Характерною ознакою рідини є плинність- Здатність змінювати форму за малий час під дією навіть малих сил.Завдяки цьому рідини ллються струменями, течуть струмками, набувають форми судини, в яку їх наллють.
Здатність змінювати форму у різних рідин виражена по-різному. Погляньте на малюнок. Під дією приблизно рівних сил тяжіння меду потрібно більше часу, щоб змінити свою форму, ніж у воді. Тому кажуть, що ці речовини мають неоднакову в'язкістю:у меду вона більша, ніж у води. Це пояснюється неоднаково складною будовоюмолекул води та меду. Вода складається з молекул, що нагадують кульки з горбками, а мед складається з молекул, схожих на гілки дерева. Тому при русі меду «гілки» його молекул зачіплюються один за одного, надаючи йому більшої в'язкості, ніж воді.
Важливо: змінюючи форму, рідина зберігає свій обсяг.Розглянемо досвід (див. рисунок). Рідина у мензурці має форму циліндра та об'єм 300 мл. Після переливання в чашу рідина набула плоскої форми, але зберегла колишній обсяг: 300 мл. Це притягненням і відштовхуванням її частинок: загалом вони продовжують утримуватися на колишніх відстанях друг від друга.
Ще одним загальним властивістю всіх рідин є підпорядкування закону Паскаля.У 7 класі ми дізналися, що він описує властивість рідин і газів передавати тиск на них, що надається, на всі боки (див. § 4-в). Тепер зауважимо, що менш в'язкі рідини роблять це швидко, а в'язкі довго.
Будова рідин.У молекулярно-кінетичній теорії вважається, що в рідинах, як і в аморфних тілах, немає строгого порядку розташування частинок, тобто вони розташовані не однаково щільно.Проміжки мають різні розміри, У тому числі й такі, що туди може поміститися ще одна частка. Це дозволяє їм перескакувати з «густонаселених» місць у вільніші. Перескоки кожної частки рідини відбуваються дуже часто: кілька мільярдів разів на секунду.
Якщо на рідину подіє якась зовнішня сила (наприклад, сила тяжіння), рух і перескоки частинок відбуватимуться в основному в напрямку її дії (вниз). Це призведе до того, що рідина набуде форми краплі, що витягається, або струменя, що ллється (див. малюнок). Отже, плинність рідин пояснюється перескоками їх частинок з одного стійкого положення до іншого.
Перескоки частинок рідин відбуваються часто, проте набагато частіше їх частки, як і в твердих тілах, коливаються на одному місці, безперервно взаємодіючи один з одним. Тому навіть мале стиснення рідини призводить до різкого «запеклі» взаємодії частинок, що означає різке підвищення тиску рідини на стінки судини, в якому її стискають. Так пояснюється передача рідинами тиску, тобто закон Паскаля, і одночасно властивість рідин протистояти стиску, тобто зберігати обсяг.
Зауважимо, що збереження рідиною свого обсягу – це умовне уявлення. Мається на увазі, що в порівнянні з газами, які легко стиснути навіть силою руки дитини (наприклад, у повітряній кульці), рідини можна вважати стисливими. Проте на глибині 10 км у Світовому океані вода перебуває під настільки великим тиском, що кожен кілограм води зменшує обсяг на 5% – від 1 л до 950 мл. Використовуючи великий тиск, рідини можна стиснути і ще сильніше.
Молекулярно-кінетичні уявлення про будову речовини пояснюють все різноманіття властивостей рідин, газів та твердих тіл. Між частинками речовини існують електромагнітні взаємодії- вони притягуються та відштовхуються один від одного за допомогою електромагнітних сил. На дуже великих відстанях між молекулами ці сили дуже малі.
Сили взаємодії молекул
Але картина змінюється, якщо зменшувати відстань між частинками. Нейтральні молекули починають орієнтуватися у просторі отже їх звернені друг до друга поверхні починають мати протилежні за знаком заряди і з-поміж них починають діяти сили тяжіння. Це відбувається, коли відстань між центрами молекул більша за суму їх радіусів.
Якщо продовжувати зменшувати відстань між молекулами, вони починають відштовхуватися внаслідок взаємодії однойменно заряджених електронних оболонок. Це відбувається, коли сума радіусів взаємодіючих молекул більше відстаніміж центрами частинок.
Тобто великих міжмолекулярних відстанях переважає тяжіння, але в близьких - відштовхування. Але існує певна відстань між частинками, коли вони перебувають у положенні сталої рівноваги (сили тяжіння дорівнюють силам відштовхування). У цьому положенні молекул має мінімальну потенційну енергію. Молекули також мають кінетичну енергію, тому що знаходяться весь час у безперервному русі.
Таким чином, міцність зв'язків взаємодії між частинками відрізняє три стани речовини: тверде тіло, газ і рідина, і пояснює їх властивості.
Візьмемо воду як приклад. Розмір, форма та хімічний складчастинок води залишається тим самим, чи є вона твердою (льодом) або газоподібною (парою). Але те, як ці частинки рухаються і розташовані, по-різному для кожного стану.
Тверді речовини
Тверді речовини зберігають свою структуру, їх можна розколоти чи розбити, доклавши зусилля. Ви не можете пройти через стіл, тому що і ви та стіл є твердими. Тверді частки мають найменшою кількістюенергії із трьох традиційних станів матерії. Частинки розташовані у певній структурній послідовності з дуже невеликим просторомміж ними.
Вони утримуються разом у рівновазі і можуть лише вібруватинавколо фіксованого становища. У зв'язку з цим тверді речовини мають високу щільністьі фіксовану форму та обсяг.Якщо залишити стіл протягом декількох днів у спокої, він не розшириться і тонким шаром деревини по всій підлозі не заповнить кімнату!
Рідини
Так само, як у твердій речовині, частинки рідини упаковані близько один до одного, але розташовуються випадковим чином. На відміну від твердих тіл людина може проходити через рідину, це пов'язано з ослабленням сили тяжіння, що діє між частинками. У рідини частки можуть переміщатися щодо одного.
Рідини мають фіксований об'єм, але не мають фіксованої форми. Вони будуть текти під дією гравітаційних сил. Але деякі рідини більш в'язкі, ніж інші. У в'язкій рідині сильніша взаємодія між молекулами.
Молекули рідини мають набагато більшу кінетичну енергію (енергію руху), ніж тверде тіло, але набагато менше, ніж газ.
Гази
Частинки в газах знаходяться далеко одна від одної і розташовані випадковим чином. Цей стан матерії має найвищу кінетичну енергію, оскільки між частинками практично відсутні сили тяжіння.
Молекули газів знаходяться в постійному русі у всіх напрямках (але тільки по прямій лінії), стикаються один з одним, і зі стінками судини, в якій знаходяться, це викликає тиск.
Гази також розширюються, щоб повністю заповнити об'єм судини, незалежно від його розміру або форми. гази не мають фіксованої форми чи об'єму.
Завантаження...