Агрегатний стан речовин

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізький гідроенергетичний  коледж

Запорізької державної  інженерної академії

 

 

Реферат

 

З предмету: «Хімія»

Тема:  «Агрегатний стан речовин»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Світлий Дмитро Анатолійович

Викладач: Кіящук Ганна Леонидівна

 

 

 

 

2012

Зміст

 

1. Запровадження

 

2. Агрегатний стан речовини – газ

 

3. Агрегатний стан речовини – рідина

 

4. Агрегатний стан речовини – тверде тіло

 

5. Четвертий стан речовини – плазма

 

6. Висновок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запровадження

 

Як відомо, багато речовини у природі  можуть міститися у трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному.

 

Найбільше проявляється взаємодія  частинок речовини в твердому стані. Відстань між молекулами приблизно  дорівнює їх власною розмірам. Це спричиняє досить сильному взаємодії, що остаточно практично позбавляє частки можливості рухатися: вони коливаються близько деякого становища рівноваги. Вони зберігають форму і обсяг.

 

Властивості рідин також пояснюються  їхньою будовою. Частинки речовини в  рідинах взаємодіють менш інтенсивно, ніж у твердих тілах, і тому можуть стрибками змінювати свого місця – рідини не зберігають свою форму – вони текучі.

 

Газ є збори молекул, безладно які  за всіх напрямах незалежно друг від  друга. Гази немає власної форми, займають весь наданий їм об'єм і легко стискуються.

 

Є ще одне стан речовини – плазма.

 

Метою згаданої роботи є підставою  – розглянути існуючі агрегатні  стану речовини, виявити всі ці чесноти та вади.

 

І тому необхідні і розглянути такі агрегатні стани:

 

1. газ

 

2. рідини

 

3. тверді речовини

 

4. плазма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Агрегатний стан речовини – газ

 

 

 

Гази (французькеgaz; назва запропонованоголланским  ученим Я. Б.Гельмонтом), агрегатний стан речовини, у його частки пов'язані  або проводитиметься дуже слабко зв'язані силами взаємодії і рухаються вільно, заповнюючи весь наданий ним обсяг. Речовина в газоподібному стані поширене у природі. Гази утворюють атмосферу Землі, в значних кількостях зберігають у твердих земних породах,растворени у питній воді океанів, морів, і річок. Сонце, зірки, хмаримежзвездного речовини складаються з газів - нейтральних чиионизованних (плазми).Встречающиеся у природних умовах гази є, зазвичай, суміші хімічно індивідуальних газів.

 

Обладають поруч характерних властивостей. Вони цілком заповнюють посудину, де знаходяться, і приймають його форму. На відміну від твердих тіл і рідин, обсяг газів істотно залежить тиску і температури. Коефіцієнтобъемного розширення газів у умовах (>0-100°С) на два порядки вищі, ніж в рідин, і у середньому 0,003663 град-1.

 

Будь-яка речовина можна перекласти на газоподібне стан належним добором тиску і температури. Тому можливу область існування газоподібного стану графічно зручно зобразити в змінних: тиск – р, температура – Т. При температурах нижче критичної Тдо ця галузь обмежена кривими сублімації (>возгонки)/парообразования. Це означає, що за будь-якого тиску нижче критичного рдо існує температура Т, обумовлена кривою сублімації чипарообразования, вище за яку речовина стає газоподібним. Газ у тих станах зазвичай називають пором речовини.

 

При температурах нижче Тдо можна  скондесувати гази - перевести їх у  інше агрегатний стан (твердий чи рідке). У цьому фазове перетворення газу рідина чи твердий тіло відбувається стрибкоподібно: дуже мале зміна тиску  призводить до кінцевому зміни низки властивостей речовини (наприклад, щільності,ентальпии,теплоемкости та інших.). Процеси конденсації газів, особливо скраплення газів, мають важливе технічне значення.

 

У зв'язку з тим, що область газового стану дуже велика, властивості газів за зміни температури і тиску можуть змінюватися в тому межах. Так було в нормальних умов (при 0°С і атмосферному тиску) щільність газів приблизно 1000 разів менша щільності тієї самої речовини в твердому чи рідкому стані. При кімнатної температурі, але тиску, удесятеро17 разів меншому атмосферного (межа, досягнутий сучасної вакуумної технікою), щільність газів становить близько 20-20>г/см3. У космічних умовах щільність газів то, можливо ще на 10 порядків менший від (~10-30/див3).

 

З іншого боку, при високих тисках речовина, яке засверхкритических температурах вважатимуться газом, володіє величезною щільністю (наприклад, у центрі деяких зірок ~109г/см3). Залежно та умовами в межах змінюються та інші властивості газів - теплопровідність, в'язкість тощо. буд.

 

Молекулярно-кинетична теорія газів. >Молекулярно-кинетична теорія розглядає гази як сукупність слабко взаємодіючих частинок (молекул чи атомів), що у безупинному хаотичному (тепловому) русі. За підсумками цих простих уявлень кінетичної теорії вдається пояснити основні фізичні властивості газів, особливо повно - властивості розріджених газів.

 

У досить розріджених газів середні  відстані між молекулами виявляються  значно більше радіуса діїмежмолекулярних сил. Приміром, при нормальних умов в1см3 газу знаходиться 1019 молекул та середнє відстань з-поміж них становить ~ 10-6 див.

2.Агрегатний стан речовини – рідина

 

 

Рідина, агрегатний стан речовини, проміжне між твердим і газоподібним станами. Ж., зберігаючи окремі риси як твердого тіла, і газу, має, проте, поруч лише йому властивих особливостей, у тому числі найхарактерніша - плинність. Подібно дійшли твердого тілу, Ж. зберігає свій обсяг, має вільну поверхню, має певній міцністю на розрив при всебічному розтягненні тощо. буд. З іншого боку, узята достатньої кількості Ж. набуває форми судини, де знаходиться. Принципова можливість безперервного переходу Ж. в газ також свідчить про близькості рідкого і газоподібного станів.

 

По хімічним складом розрізняютьоднокомпонентние, чи чисті. Ж. і двох- чи багатокомпонентні рідкі суміші (розчини). По фізичну природу Ж. діляться на нормальні (звичайні), рідкі кристали із дуже вираженої анізотропією (залежністю властивостей від напрямку) і квантові рідини - рідкі 4He, 3He й їхні суміші - зі специфічними квантовими властивостями за дуже низьких температурах. Нормальні чисті Ж. мають тільки один рідку фазу (т. е. існує одне єдине вид кожній нормальній Ж.). Гелій 4He може у двох рідких фазах - нормальних пенсій ісверхтекучей, а рідкокристалічні речовини - за нормальної та однієї і навіть двоханизотропних фазах.

 

Спільним всім нормальних Ж., зокрема  й у сумішей, був частиною їхнього  макроскопічну однорідність і ізотропність за відсутності зовнішніх впливів. Ці властивості зближують Ж. з  газами, але різко відрізняють  їхню відмінність віданизотропних кристалічних твердих тіл.Аморфниетвердие тіла (наприклад, скла), із сучасною погляду, єпереохлажденними Ж. і вирізняються від Ж. лише численними значеннями кінетичних характеристик (значно більшої в'язкістю та інших.). Область існування нормальної рідкої фази обмежена із боку низьких температур фазовим переходом в твердий стан - кристалізацією чи (залежно від величини докладеної тиску) фазовим переходом всверхтекучее стан для 4He й ужидко-анизотропное стан для рідких кристалів. При тисках нижче критичного тиску рдо нормальна рідка фаза обмежена із боку високих температур фазовим переходом в газоподібне стан - випаром. При тисках р > рдо фазовий перехід відсутня за своїми фізичними властивостями Ж. у цій галузінеотличима від щільного газу. Найвища температура T>k,коли він ще можливий фазовий перехід Ж. - газ, називається критичної. Значення >p>k ?і T>k визначають критичну точку чистої Ж., у якій властивості Ж. і є стають тотожними. Наявність критичної позначки для фазового переходу Ж. - газ дозволяє здійснити безперервний перехід із стану в газоподібне, минаючи область, де на газ і Ж. співіснують. Отже, при нагріванні або зменшення щільності властивості Ж. (теплопровідність, в'язкість,самодиффузия та інших.), зазвичай, змінюються убік зближення зі властивостями газів. Поблизу ж температури кристалізації більшість властивостей нормальних Ж. (щільність, стисливість,теплоемкость, електропровідність тощо. буд.) близькі до таких ж властивостями відповідних твердих тіл. У табл. наведено значеннятеплоемкости при постійному тиску (Зр) низки речовин, у твердому і рідкому станах за нормальної температури кристалізації. Мале відмінність цихтеплоемкостей показує, що теплове спрямування Ж. і твердих тілах поблизу температури кристалізації має приблизно однаковий характер.

 

Молекулярна теорія рідини. За природою силимежмолекулярного взаємодії Ж. і кристалах однакові і мають  приблизно однакові величини. Наявність  у Ж. сильногомежмолекулярного взаємодії  обумовлює, зокрема, існування поверхового  натягу за українсько-словацьким кордоном Ж. з кожного ін. середовищем. Завдяки поверхневому натягу Ж. прагне прийняти такій формі, коли він її поверхню (при даному обсязі) мінімальна. Невеликі обсяги Ж. мають зазвичай характерну форму краплі. За відсутності зовнішніх сил, коли діють лишемежмолекулярние сили (наприклад, за умов невагомості), Ж. набуває форми кулі. Вплив поверхового натягу на рівновага й рух вільної поверхні Ж., кордонів Ж. зтвердими тілами чи кордонів міжнесмешивающимися Ж. належить до області капілярних явищ.

3. Агрегатний стан речовини – тверде тіло

 

Тверде тіло, одна з чотирьох агрегатних станів речовини, відмінне від ін. агрегатних станів (рідини, газів, плазми) стабільністю форми і характером теплового руху атомів, які роблять малі коливання близько положень рівноваги. Поруч із кристалічним станом Т. т. існує аморфне стан, зокремастеклообразное стан. Кристали характеризуються далеким порядком розташування атомів. У аморфних тілах далекий порядок відсутня .

 

Т. т. - основний матеріал, використовуваний людиною. Відкремневих знарядь неандертальця  до сучасних машин та правових механізмів - переважають у всіх технічних  пристосуваннях, створених людиною, використовуються різні властивості Т. т. Коли ранніх щаблях розвитку цивілізації використовувалися механічні властивості Т. т., які безпосередньо відчутні людиною (твердість, маса, пластичність, пружність, тендітність і т. п.), і Т. т. застосовувалося лише якконструкционний матеріал, то суспільстві використовується величезний арсенал фізичних властивостей Т. т. (електричних, магнітних, теплових та інших.), зазвичай, не доступних безпосередньому людському сприйняттю і які виявляються лише за лабораторних дослідженнях.

 

Механичні властивості Т. т. (реакцію зовнішні механічні впливу - стиснення, розтягнення, вигин, удару й т. буд.) визначаються силами зв'язок між його структурними частинками. Розмаїття цих сил призводить до розмаїттям механічних властивостей: одні Т. т. пластичні, інші тендітні. Зазвичай метали, у яких сили зв'язку визначаються колективним дією електронів провідності, пластичніші, ніж діелектрики; наприклад, деформаціяCu при кімнатної температурі в останній момент розриву сягає кілька десятків %, аNaCI руйнується майже без деформації (крихкість).Механические характеристики змінюються з температурою, приміром, із підвищенням температури пластичність зазвичай збільшується. Більшість Т. т. реакція на зовнішнє механічне вплив залежить з його темпу: крихке під час удару Т. т. може витримати значно більшу статичну навантаження.

 

При невеликих статичних навантаженнях  в усіх Т. т. спостерігається лінійне  співвідношення між напругою і деформацією (Гука закон). Така деформація називається  пружною.Упругая деформація оборотна: під час зняття напруги вона зникає. Для ідеального монокристала (без дефектів) область оборотного деформації спостерігалася б до руйнації, причому межа міцності був би відповідати силам зв'язок між атомами. При великих навантаженнях реакція реального Т. т. істотно залежить від дефектності зразка (від наявності або відсутністьдислокаций, від розмірів кристалічних зерен тощо. п.) - руйнація починається у найслабших місцях. Дислокація - найбільш рухливий дефект кристала, тому саме дислокації здебільшого визначають його пластичність. Поява (народження) переміщення дислокації - елементарні акти пластичності.

 

Теплові властивості Т. т. Більшість  Т. т.теплоемкость З при кімнатних  температурахприближенно підпорядковуєтьсяДюлонга іПти закону: З = 3Rкал/моль (R - газова стала). ЗаконДюлонга іПти - слідство те, що за теплові властивості Т. т. при високих температур відповідальні коливальні руху атомів, підлягають законуравнораспределения (середня енергія, яка припадає однієюколебательную свободу, дорівнює >kT). Спостеригаючи при високих температурах відхилення від ухвалення законуДюлонга іПти пояснюються підвищенням роліангармонизма коливань. Зниження температури приводить до зменшеннятеплоемкости; завдяки квантовому "заморожуванню" середня енергія коливання >Ek, обумовлена вираженням: , менше kT. При найнижчих температурах частинатеплоемкости, обумовлена коливаннями ґрати, З ~ T3. Колебательна частинатеплоемкости Т. т. то, можливо представлена яктеплоемкость газуфононов.

 

 

 

 

 

 

4. Четвертий стан речовини – плазма

 

 

Плазма (від грецьк.plsma - виліплене, оформлене), частково чи цілкомионизованний газ, у якому щільності позитивних і негативних зарядів практично однакові. При досить сильному нагріванні будь-яке речовина випаровується, перетворюючись на газ. Якщо збільшувати температуру і далі, різко посилиться процес термічної іонізації, т. е. молекули газу почнуть розпадатися на складові їх атоми, які потім перетворюються на іони.Ионизация газу, ще, то, можливо викликана його взаємодією з електромагнітним випромінюванням (>фотоионизация) чи бомбардуванням газу зарядженими частинками.

 

Вільні заряджені частки - особливо електрони - легко переміщаються  під впливом електричного поля. Тож  у стані рівноваги просторові заряди входять до складу П. негативних електронів і позитивних іонів повинні компенсувати одне одного те щоб повне полі всередині П. було одно нулю. Саме звідси випливає необхідність практично точного рівностіплотностей електронів і іонів в П.- її ">квазинейтральности". Порушенняквазинейтральности обсягом, що займається П., веде до негайному появі сильних електричних полів просторових зарядів, відразу відновлюютьквазинейтральность. Ступенем іонізації П. a називається ставлення числаионизованних атомів до повного до їх числа в одиниці обсягу П. Залежно від величини a говорять про слабко, дуже й повністю іонізованої П.