Агрегатные состояния вещества

Разновидности упорядоченности

(на примерах воды и льда)

В газе (паре) расположение молекул неупорядочено.

В жидкости расположение молекул не беспорядочно: в большинстве жидкостей есть ближний порядок а в некоторых – даже дальний.

Каждую молекулу воды окружают 5 – 6 соседних, расположенных в основном в вершинах неправильного пятиугольника. Вблизи другой молекулы соседние молекулы тоже образуют пятиугольник, но иной формы.

Порядок в расположении молекул вещества, соблюдающийся только вблизи данной молекулы, - ближний порядок.

В твердых телах (монокристаллах) упорядоченность – в пределах всего вещества, т.е. дальний порядок.

Испарение жидкостей и конденсация пара

Испарение – парообразование со свободной поверхности жидкости, конденсация – обратный процесс, т.е. образование жидкости из пара. (Образование инея, снега – тоже конденсация). Если испарение преобладает над конденсацией, пар ненасыщенный. При взаимном уравновешивании этих процессов пар насыщенный.

Чем больше агрегатные состояния вещества - student2.ru , тем больше агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Если жидкость испаряется в замкнутом пространстве, агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru можно измерять манометром. Давление водяного пара, содержащегося в воздухе, измерить нельзя. Это давление (парциальное давление, от «part») составляет часть измеряемого барометром давления.

Кипение

 
  агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru - - - - - - - - - - - - - - -

агрегатные состояния вещества - student2.ru - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - -

агрегатные состояния вещества - student2.ru - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - -

агрегатные состояния вещества - student2.ru - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Это парообразование внутри жидкости. В этом процессе участвуют находящиеся в жидкости газовые пузырьки. Кипение жидкости при неизменном давлении происходит при строго определенной неизменной температуре. Чем больше давление над жидкостью, тем больше температура кипения.

Влажность воздуха. Точка росы

Абсолютная влажность – это парциальное давление пара в воздухе или плотность этого пара.

Относительная влажность :

агрегатные состояния вещества - student2.ru -

это отношение парциального давления пара (или плотности пара) к давлению (или плотности) насыщенного пара при данной температуре.

Точка росы – это температура, при которой находящийся в воздухе пар становится насыщенным.

Смачивание. Капиллярные явления

           
  агрегатные состояния вещества - student2.ru   агрегатные состояния вещества - student2.ru   агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru = = = = = =

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru = = = = =

агрегатные состояния вещества - student2.ru = = = = = = = = = = = = =

= = = = = = = = = = =

= = = = = = = = = = = =

= = = = = = = = = = = = = = =

а) б)

Смачивая стеклянные стенки капилляра, жидкость поднимается в капилляре на высоту агрегатные состояния вещества - student2.ru , образуя вогнутый мениск, и приподнимается около внешних стенок (а). Несмачивающая жидкость опускается в капилляр и отходит от внешних стенок, мениск при этом выпуклый (б). Из условия : агрегатные состояния вещества - student2.ru высота поднятия жидкости в капилляре

агрегатные состояния вещества - student2.ru ,

где агрегатные состояния вещества - student2.ru - поверхностное натяжение жидкости, агрегатные состояния вещества - student2.ru - ее плотность, агрегатные состояния вещества - student2.ru - радиус капилляра. Капиллярность очень важна в живом мире (движение влаги в почве, движение питательных соков в растениях) и в технике (подъем спирта или керосина в фитиле, окрашивание тканей и кожи).

Твердые тела

Истинно твердые тела – кристаллы. В пределах всего тела дальний порядок сохраняется только в монокристаллах (условное строение монокристалла – кубики, сложенные в один большой куб). В природе монокристаллы редки, чаще встречаются поликристаллы. Они состоят из множества маленьких монокристаллов (кристаллов, зерен), расположенных неупорядочено друг относительно друга (модель поликристалла – не сложенные, а насыпанные кубики).

Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка

       
  агрегатные состояния вещества - student2.ru   агрегатные состояния вещества - student2.ru
 

Кубическая Гексагональная

ячейка ячейка

Условное изображение дальнего порядка в монокристалле – решетка, в узлах которой - атомы. Наименьшее образование, многократным повторением которого можно получить монокристалл, - элементарная ячейка. Наиболее распространенными в природе являются кубическая (у железа, алюминия, каменной соли) и гексагональная (у цинка, магния, кадмия).

Анизотропия

Это неодинаковость большинства физических свойств вещества (за исключением теплоемкости и плотности) в различных направлениях. Если провести по две прямые через центры ближайших атомов в различных направлениях (1, 2, 3, 4), то расстояния между каждой парой прямых (а, значит, и между соответствующими атомными плоскостями) окажутся различными: агрегатные состояния вещества - student2.ru и агрегатные состояния вещества - student2.ru -максимальны, агрегатные состояния вещества - student2.ru - минимально. Следовательно, прочность монокристалла (связь между молекулами) была бы минимальной при воздействии на него в направлениях 1 и 2. Поликристаллы, в отличие от монокристаллов, изотропны (каждый кристаллит анизотропен, но располагаются кристаллиты неупорядоченно).

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru 2

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

 
  агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru

 
  агрегатные состояния вещества - student2.ru
агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

4 3 агрегатные состояния вещества - student2.ru

Жидкие кристаллы

Это жидкости с дальним порядком в расположении молекул.

В отличие от твердых кристаллов, в жидких кристаллах дальний порядок наблюдается только в одном направлении.

Известно более 3 000 различных жидких кристаллов, многие из них биологического происхождения.

Примечание: цифровая индикация (в том числе и часах), преобразование инфракрасного излучения в видимое; получение плоских экранов мониторов; термоиндикация; ультразвуковая медицинская диагностика вместо рентгеновской.

Аморфные тела

Так называют многие вещества (различные смолы, воск, стекло, пластмассы), обладающие ближним порядком. По структуре такие вещества – жидкости (очень вязкие).

Плавление

При нагревании кристаллического вещества увеличивается амплитуда колебаний его молекул, растет хаотичность их движения, и при достаточно высокой температуре исчезает дальний порядок (вещество плавится). Химически простые кристаллы плавятся при строго определенной температуре (точка плавления). Обратный процесс – кристаллизация.

Рассмотрим нагрев кристаллического вещества. Интервал агрегатные состояния вещества - student2.ru - нагрев тела; агрегатные состояния вещества - student2.ru - плавление тела агрегатные состояния вещества - student2.ru ; агрегатные состояния вещества - student2.ru - нагрев расплава; агрегатные состояния вещества - student2.ru - кипение расплава агрегатные состояния вещества - student2.ru .

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru

агрегатные состояния вещества - student2.ru 0 агрегатные состояния вещества - student2.ru

У сплавов существует интервал температур, в котором происходит плавлении е. Аморфные тела не плавятся, а размягчаются (уменьшается их вязкость), они не имеют агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Теплофизические характеристики вещества

1. Удельная теплоемкость

Чем больше масса нагреваемого вещества и чем большего изменения температуры агрегатные состояния вещества - student2.ru нужно достичь, тем большего времени требуется, и чем большее количество теплоты нужно подвести к веществу:

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Для различных веществ одинаковой массы агрегатные состояния вещества - student2.ru для достижения одинаковых изменений температур агрегатные состояния вещества - student2.ru требуется различное количество теплоты агрегатные состояния вещества - student2.ru :

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Коэффициент агрегатные состояния вещества - student2.ru (от «capacity» - емкость) – удельная теплоемкость.

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Эта величина численно равна количеству теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К.

2. Удельная теплота плавления

Чем больше масса агрегатные состояния вещества - student2.ru расплавляемого вещества, тем большее количество теплоты агрегатные состояния вещества - student2.ru требуется, чтобы его расплавить:

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Удельная теплота плавления численно равна количеству теплоты, которое необходимо передать одному килограмму кристаллического вещества, нагретого до температуры плавления, чтобы превратить его в жидкость той же температуры.

Для процесса кристаллизации

агрегатные состояния вещества - student2.ru ,

в этом случае агрегатные состояния вещества - student2.ru - удельная теплота кристаллизации.

3. Удельная теплота парообразования

Как и в предыдущем случае, агрегатные состояния вещества - student2.ru (чем жидкости больше, тем дольше ее испарять, тем большее количество теплоты требуется).

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Удельная теплота парообразования численно равна количеству теплоты, необходимому, чтобы при постоянной температуре 1 кг жидкости превратить в пар.

Для процесса конденсации

агрегатные состояния вещества - student2.ru ,

в этом случае агрегатные состояния вещества - student2.ru - удельная теплота конденсации.

4. Удельная теплота сгорания (теплотворная способность).

Чем больше сгорает топлива, тем больше тепловыделение: агрегатные состояния вещества - student2.ru . Различные вещества выделяют различное количество теплоты агрегатные состояния вещества - student2.ru :

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

Удельная теплота сгорания численно равна количеству теплоты, выделяющемуся при сгорании 1кг вещества.

Уравнение теплового баланса

Оно выражает закон сохранения энергии в процессах теплообмена.

Для агрегатные состояния вещества - student2.ru тел, находящихся в тепловом контакте:

агрегатные состояния вещества - student2.ru .

( агрегатные состояния вещества - student2.ru для тел, получающих тепло, агрегатные состояния вещества - student2.ru для тел, отдающих тепло).

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Раздел физики, изучающий покоящиеся заряженные тела (или частицы) и их взаимодействие.

Наши рекомендации