Агрегатное состояние вещества
Ответы на вопрос
Отвечу как обычный пользователь, без занудства, но с сути.
Что такое агрегатные состояния
Это «режимы» существования вещества, которые определяются балансом двух вещей: теплового движения частиц и сил их притяжения/отталкивания. Меняем температуру или давление — меняется баланс, и вещество переходит из одного состояния в другое.
Базовые состояния
Твёрдое
-
Форма/объём: собственные.
-
Структура: частицы колеблются около фиксированных положений; в кристаллах есть дальний порядок, в аморфных телах (стекло) — нет.
-
Свойства: малая сжимаемость, диффузия очень медленная, есть упругость, иногда хрупкость. У металлов — проводимость, у керамик — наоборот.
Жидкое
-
Форма/объём: объём свой, форму принимает по сосуду.
-
Структура: ближний порядок есть, дальнего — нет; частицы «перекладываются местами».
-
Свойства: текучесть, поверхностное натяжение, вязкость, диффузия заметна; сжимаемость малая.
Газ
-
Форма/объём: ни того, ни другого — занимает весь доступный объём.
-
Структура: расстояния между частицами большие, взаимодействия короткие и редкие (в идеале).
-
Свойства: легко сжимается и расширяется, диффузия очень быстрая, вязкость низкая (для обычных условий).
Плазма (часто добавляют как «четвёртое» состояние)
-
Что это: ионизованный газ — часть частиц превращена в ионы и электроны.
-
Свойства: электрическая проводимость, чувствительность к электрическим/магнитным полям, свечение. Примеры: молния, пламя дуги, солнечная корона.
Переходы между состояниями (и как они называются)
-
Плавление (твёрдое → жидкость) — эндотермично.
-
Кристаллизация/затвердевание (жидкость → твёрдое) — экзо.
-
Испарение/кипение (жидкость → газ) — эндо.
-
Конденсация (газ → жидкость) — экзо.
-
Сублимация/возгонка (твёрдое → газ) — эндо.
-
Десублимация (газ → твёрдое) — экзо.
Теплота на эти превращения называется скрытой:
для плавления/кристаллизации — λₚл, для испарения/конденсации — λᵢсп.
Простой расчёт энергии: Q = m·λ.
Важно: испарение бывает медленным (с поверхности при любой T) и кипением (при давлении насыщенного пара = внешнему давлению).
Фазовые диаграммы (в двух словах)
На диаграмме p–T у вещества есть:
-
Линии фазовых равновесий (твёрдое–жидкость, жидкость–газ, твёрдое–газ).
-
Тройная точка — одновременно сосуществуют три фазы.
-
Критическая точка — конец линии жидкость–газ; выше неё различия между жидкостью и газом стираются → суперкритическая жидкость (очень растворяющая, диффузия как у газа).
Пример «капризного» вещества — вода: у неё лёд менее плотный, чем жидкая вода (поэтому лёд плавает), и линия плавления наклонена «влево», из-за чего давление понижает температуру плавления льда.
Не только «классика»
-
Аморфные твёрдые (стёкла): структурный беспорядок, есть переход стеклования, а не чёткая точка плавления.
-
Жидкие кристаллы: что-то среднее между жидкостью и кристаллом; текут, но имеют упорядоченные направления — отсюда экраны LCD.
-
Супертекучесть (гелий-4 при ~2 К): вязкость стремится к нулю, «лезет по стенкам».
-
Сверхпроводимость: электрическое сопротивление падает до нуля (это скорее электронное «состояние» твёрдого тела).
-
Бозе–Эйнштейновский конденсат (очень низкие T): много частиц «садятся» в одно квантовое состояние — макрообъект с квантовым поведением.
Как «переключать» состояния
-
Повысить температуру → усиливаем тепловое движение, ослабляем роль притяжения → твёрдое→жидкость→газ→плазма.
-
Менять давление: повышаем p — газ может конденсироваться; понижаем p — кипение начинается при более низкой температуре (горы, вакуум).
Ключевые свойства по-быстрому
-
Сжимаемость: газ ≫ жидкость > твёрдое.
-
Диффузия: газ ≫ жидкость ≫ твёрдое.
-
Форма/объём: твёрдое (оба свои), жидкость (только объём свой), газ (ни того, ни другого).
Если совсем коротко: агрегатное состояние — это фаза вещества, задаваемая условиями и и характером межчастичного взаимодействия; переходы между состояниями идут скачком и требуют/выделяют скрытую теплоту.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

