Агрегатні стани речовини



ФІЗИКА

Частина 2 МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

Розділ 4 ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ ГАЗІВ

4.2. Агрегатні стани речовини

Речовина залежно від термодинамічних параметрів – тиску, об’єму і температури – може перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому та газоподібному. Крім того, речовина за певних умов може бути в стані плазми. Сучасні агрегатні стани дещо нагадують чотири стихії давніх: Земля – твердий стан, вода – рідкий стан, повітря – газоподібний стан, вогонь – плазму.

Будова

тіл і характер молекулярного руху визначаються силами взаємодії між молекулами, а сили взаємодії тим менші, чим більші міжмолекулярні відстані. У газах середня відстань між молекулами досить велика порівняно з розмірами молекули. Молекули рухаються хаотично, змінюючи напрям руху при зіткненнях одна з одною або зі стінками посудини, але між зіткненнями молекули рухаються практично незалежно одна від одної, оскільки сили взаємодії малі. У твердих кристалічних тілах відстані між молекулами значно менші, ніж у газах, а тому міжмолекулярні сили більші. Через це молекулярний рух у кристалах має зовсім інший характер,
ніж у газах. У кристалах молекули, атоми або іони (залежно від роду речовини) переходять з місця на місце порівняно рідко, більшу частину часу вони перебувають у коливальному русі відносно деяких нерухомих точок, або вузлів, які є положеннями рівноваги. Ці вузли розподіляються в просторі залежно від характеру міжмолекулярної взаємодії. Підвищення температури твердого тіла призводить до збільшення амплітуди коливань молекул, відстаней між вузлами (розширення тіла від нагрівання) і, отже, до послаблення сил зчеплення. Від цього атоми частіше залишають свої вузли, а за певної температури, що називається температурою плавлення, зникає впорядкованість у розміщенні центрів коливань, гратки руйнуються і відбувається перехід у рідкий стан.

Гази і кристали відрізняються будовою і характером молекулярного руху. Гази характеризуються хаотичністю, кристали – впорядкованістю у розміщенні молекул. У цьому розумінні гази і кристали мають протилежні властивості. У рідинах діалектично поєднуються ці протилежні властивості. Молекули газів рухаються поступально, а молекули кристалів коливаються навколо нерухомих положень рівноваги. Молекули рідин коливаються подібно до молекул кристалів, але положення рівноваги, відносно яких відбуваються коливання, не залишаються нерухомими, як у кристалах, а час від часу зміщуються. У рідині виступають в єдності порядок, характерний для кристалів, і безпорядок, характерний для газів. Молекули рідини не так міцно зв’язані одна з одною, як молекули твердих тіл, але взаємодія між ними значно більша, ніж у газоподібному стані. Молекули рідини можуть долати ці сили зв’язку. За певної температури молекули рідини мають різну швидкість і та чи інша молекула може набути достатньої енергії для подолання сил зв’язку. Якщо рух молекули напрямлений до поверхні рідини, то вона може вийти з неї. Цей процес називається випаровуванням. Він може відбуватися за будь-якої температури. Такі міркування можна застосувати також для твердого тіла, щоб пояснити можливість випаровування твердих тіл без попереднього перетворення в рідину. Це явище називають сублімацією.

Густина газу за нормальних умов значно менша, ніж густина тієї самої речовини в рідкому стані: Агрегатні стани речовини Зв’язок відстаней між частинками для газу і рідини такий:Агрегатні стани речовиниДовжина вільного пробігу молекул у газоподібному стані λ = 10-7 м, середня швидкість руху молекул газу за кімнатної температури 400…500 м/с. Розміри одного атома близько 10-10 м, молекули – 3 ∙ 10-10 м. Середня густина атомів у Сонячній системі становить 109 атомів/м3, у Галактиці – 106 атомів/м3, поза межами Галактики – 105…106 атомів/м3.

За законом Авогадро, якщо будь-які два гази займають однакові об’єми при однаковому тиску і мають однакові температури, то в цих об’ємах міститься однакове число молекул. Із цього закону випливає, що молі будь-яких речовин у газоподібному стані при однакових тисках і однакових температурах займають однакові об’єми. Число молекул у молі будь-якої речовини NA = 6,02 ∙ 1023 моль-1. Це число називається числом Авогадро. Дослід засвідчує, що моль будь-якої речовини в газоподібному стані за нормальних умов займає об’єм 22,4 ∙ 10-3 м3. Звідси можна визначити число молекул газу, що міститься за нормальних умов у 1 см3. Це число називається числом Лошмідта і дорівнює 2,7 ∙ 1019 см-3.

Закон Дальтона для суміші газів формулюється так: тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків газів, які утворюють суміш. Парціальним тиском називається тиск, який мав би газ, коли б він один заповнював увесь об’єм.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Двокрапка в безсполучниковому складному реченні.
Ви зараз читаєте: Агрегатні стани речовини