Struktura plinovitih, tekućih i čvrstih tijela je kratka

Pod određenim uvjetima, sva materija na planeti Zemlji prisutna je u jednom od tri stanja: plinovitom, tekućem ili krutom. Tu je i četvrto stanje materije, nazvano plazma. Razmotrimo pitanje strukture plinovitih, tekućih i čvrstih tijela, kao i njihov prijelaz iz jednog stanja u drugo kada se vanjski uvjeti promijene.

Čvrsto stanje materije

Krutine se odlikuju sposobnošću da se odupru vanjskim silama koje utječu na njih kako bi promijenile svoj oblik i volumen. Uzimajući u obzir strukturu plinovitih, tekućih i krutih tijela i zadržavanje na potonjem, treba reći da su molekule u njima čvrsto povezane jedna s drugom. Dakle, objekt ima specifičan oblik, koji čuva pod istim vanjskim uvjetima.

Molekule u krutom stanju mogu biti u uređenom stanju, onda govore o kristalnoj strukturi. Ili su možda u poremećenom stanju, onda govorimo o amorfnim krutinama. Izvanredan primjer kristalna rešetka je struktura metalnih sustava, koja u prostoru formira idealnu rešetku određenog tipa, u čijim čvorovima postoje ioni atoma. Primjer čvrstog predmeta s amorfnom strukturom je staklo.

Znanost o čvrstoj tvari

Fizikalne studije proučavaju nekoliko znanosti, koje uključuju sljedeće:

• Fizika kondenzirane tvari. Proučava čvrste i tekuće tvari, čije dimenzije prelaze 10 ¹⁹ čestica, koristeći eksperimentalne i teorijske metode.
• Mehanika deformacija. Ova znanost proučava mehanička svojstva krutih tvari kao što su naprezanja u njima, elastične i plastične deformacije, kao i povezanost tih svojstava s termodinamičkim vanjskim parametrima. U ovoj disciplini, struktura najteže tvari nije važna.
• Znanost o materijalima. Već proučava strukturu molekula krutih, tekućih i plinovitih tijela, kao i fazne prijelaze između tih stanja.
• Kemija čvrstog stanja. Ova je disciplina specijalizirana za sintezu novih materijala u čvrstom stanju.

Neka svojstva krutih tvari

Pri konstantnom tlaku i relativno niskim temperaturama, tvar je u čvrstom stanju. Učinak male vanjske sile na kruto stanje ne dovodi do vanjske vidljive deformacije krutine.

Ako povećate snagu, tijelo će se početi elastično deformirati. S još većim povećanjem vanjske izloženosti moguće su dvije mogućnosti:

1. Ako je tijelo metal, ono će početi doživljavati plastičnu deformaciju, odnosno doći će do značajnih promjena u njezinom obliku, koje će ostati nakon prestanka vanjskog utjecaja.
2. Ako tijelo ima amorfnu strukturu ili kristalnu strukturu, ali u mjestima rešetke postoje ioni različitih znakova, na primjer kristal soli NaCl, tada se tijelo neće plastično deformirati, nego će se jednostavno srušiti.

Svako čvrsto tijelo karakterizira određena gustoća. Najlakša tvar u ovoj kategoriji je zračni gel, njegova gustoća je 3 kg / m ³ . Ali najčvršći materijal poznat čovječanstvu je metal - osmij. Jedan metar kubni osmij ima masu od 22.600 kg.

Metalni materijali

Posebnu skupinu krutina čine čisti metali i njihove legure. U ovom slučaju, razlika u strukturi krutih tvari iz plinovitog i tekućeg stanja tvari sastoji se od postojanja prostorne periodične rešetke, koja se naziva kristalna rešetka.

Zbog njihove kristalne strukture, metali imaju brojna važna svojstva, na primjer, plastičnost i difrakciju. Gotovo sve postoje u trima glavnim kristalnim rešetkama:

• kubični centrirani obrazac, npr. Au, Ag, Al, Cu;
• kubični u sredini, npr. Nb, Mo, W, Fe;
• Šestougaoni čvrsto upakirani, na primjer Ti, Zr.

Razvijena je znanost o kristalografiji za proučavanje značajki kristalnih rešetki.

Kondenzirana tvar - tekućina

Tekuće stanje kao i čvrsto stanje je nestlačivo, odnosno zadržava svoj volumen u velikom rasponu tlakova. Međutim, tekućina ne zadržava svoj oblik, što ga razlikuje od krutine i približava je plinovitom stanju materije.

Ako molekularne i atomske sile djeluju u formiranju krutih tvari, tada tekućinu tvore molekule koje su međusobno povezane samo molekularnim slabim silama. Najčešća na Zemlji je voda koja, poput plina, može biti u obliku posude u koju je smještena.

Ako govorimo o strukturi plinovitih, tekućih i čvrstih tijela, treba napomenuti da tekućina, za razliku od plina, ne mijenja svoju gustoću kada se stavi u zatvorenu posudu.

Značajke specifične za tekućinu

Za svaku tekućinu, zbog prisutnosti molekularnih sila u njoj, svojstva kao što su površinska napetost i kapilarni učinak su svojstvena. Ako je supstanca u polju gravitacije, na primjer, naše Zemlje, onda će bilo koje tijelo smješteno u nju biti izvučeno iz tekućine u skladu s poznatim Arhimedovim zakonom.

Ako gravitacija ne djeluje na tekućinu, tada će uzgonska sila biti nula. Osim toga, u nedostatku vanjskih sila tvari u takvom stanju nastoji steći najmanju površinu, čime se smanjuje ukupna energija. Zbog toga, u uvjetima bestežinskog stanja, vodene kapljice imaju sferični oblik, jer je kuglica figura s najmanjom površinom za taj volumen tekućine.

Kapilarna svojstva se objašnjavaju sposobnošću molekula da uđu u odnose ne samo jedna s drugom, nego i s atomima i molekulama drugih tijela. Te fizičke karakteristike tekućina nazivaju se kohezija i adhezija.

Ukratko govoreći o strukturi plinovitih, tekućih i čvrstih tijela, treba spomenuti svojstvo viskoznosti, koje je svojstveno tekućem i plinovitom stanju. Viskoznost je sposobnost da se odupre bilo kakvom pomicanju slojeva tvari u odnosu jedan na drugi u prisutnosti gradijenta tlaka. Za tekućine, ovaj indikator ovisi o brzini pomicanja tih slojeva, temperaturi i molekularnoj težini. Što je veća brzina tijela u tekućini, to je veća molekularna težina čestica tekućine, i što je temperatura niža, to je veća viskoznost.

Struktura plina

Plin je stanje materije, kada njegove sastavne čestice nisu međusobno povezane niti sile ili su te sile vrlo slabe. Stoga takve tvari slobodno mijenjaju volumen i oblik, ispunjavajući cijelu posudu u kojoj se nalaze. Ta razlika u strukturi plinovitih tijela od tekućih i krutih dovodi do činjenice da imaju manju gustoću. U slučaju plinovite vode, uobičajeno je govoriti o pari.

Nema apsolutnog poremećaja u stvarnim plinovima. Međutim, molekule u njemu kreću se tako brzo da praktički ne djeluju međusobno. Dakle, plin ispunjava apsolutno svaki volumen, a molekule u njemu će biti odvojene razmjerno velikim udaljenostima u usporedbi s veličinom samih molekula. Zbog velike udaljenosti između molekula, plinovi se lako komprimiraju, dok se povećava njihova gustoća i unutarnji tlak.

Savršen plin

U fizici, stvaranjem modela strukture krutih, tekućih i plinovitih tijela, pojavljuju se razumna pojednostavljenja stvarnih stanja materije, koja omogućuju korištenje jednostavnijeg matematičkog aparata za proučavanje tih stanja. Jedan takav model bio je koncept idealnog plina.

Ovaj izraz se odnosi na plinovito stanje tvari u kojoj molekule imaju točke veličine u usporedbi s udaljenostima između njih, te u kojima ne djeluju međusobno.

Pod normalnim uvjetima, to jest, pri atmosferskom tlaku i sobnoj temperaturi, većina stvarnih plinova može se smatrati idealnim. Na primjer, dušik, kisik, vodik, plemeniti plinovi, ugljični dioksid i drugi.

Jednadžba stanja idealnog plina je sljedeća:

P * V = n * R * T, gdje:

P, V, T i n - tlak, volumen, temperatura i količina plinovite tvari

R = 8,31 J / (mol * K) je univerzalna konstanta.

Plazma je četvrto stanje materije

Kada razmatramo strukturu plinovitih, tekućih i čvrstih tijela u 10. razredu, oni također obraćaju pozornost na drugo stanje materije - plazmu, koja je plin koji se sastoji od kationa i aniona, odnosno pozitivno i negativno nabijenih čestica. Glavni primjer plazme je tvar koja čini naše sunce.

Za brojna svojstva, plazma je slična plinu, jedina razlika je u tome što je sposobna reagirati na magnetska polja, kao i provođenje električne struje. Plazma se može dobiti grijanjem plina do visokih temperatura, jer će to uzrokovati sudare između molekula, što dovodi do njihove djelomične ili potpune ionizacije.

Promjena stanja materije

U fizici klase 10, struktura plinovitih, krutih i tekućih tijela se razmatra zajedno s prijelazima između tih stanja. Prelazi između stanja tvari mogući su zbog promjena tlaka i temperature. Promjene se događaju samo u fizičkoj strukturi plinovitih, tekućih i čvrstih tijela, a njihov kemijski sastav ostaje konstantan.

Mogući su sljedeći prijelazi između različitih stanja materije:

• Topi. Endotermički proces prijelaza iz krutog u tekući.
• Kristalizacija. Egzotermni proces u kojem tekućina postaje kruta tijekom hlađenja.
• Kuhajte. Fizički endotermički proces u kojem tekućina ulazi u plin.
• Kondenzacija. Egzotermni prijelaz plina u tekućinu.
• Sublimacija ili sublimacija. Endotermički prijelaz iz čvrstog u plin, zaobilazeći tekuće stanje. Klasičan primjer je sublimacija suhog leda.

Treba napomenuti da svi endotermni i egzotermni procesi faznih prijelaza nastavljaju s konstantnom temperaturom tvari. Svi ti procesi, čije je postojanje zbog osobitosti strukture plinovitih, tekućih i čvrstih tijela, energetski su, odnosno zahtijevaju ili snabdijevanje ili uklanjanje energije tijekom njihove provedbe.