Универсальный график агрегатных состояний вещества

Агрегатные состояния вещества удобнее всего показывать на одном графике. Графики изменения потенциальной энергии молекул в зависимости от расстояния между ними у различных веществ имеют индивидуальные характеристики, но одну форму. Этот график позволяет понять причину существования вещества в определённых агрегатных состояниях и причину фазовых переходов, например, испарение и конденсацию. Индивидуальные характеристики различных веществ можно учесть введением коэффициентов. При этом нужно помнить, что есть закон Максвелла о распределнит энергий теплового движения молекул. В связи с этим, например, в твердом состоянии вещества есть молекулы, обладающие свойствами жидкости, и есть молекулы, обладающие свойствами газа. С такими молекулами твёрдое тело приобретает свойства пластичности и возможности испарения молекул с поверхности твёрдого тела и конденсацию на поверхность твёрдого тела. В агрегатном сотоянии жидкости есть молекулы, обладающие свойствами твёрдого тела и газа. Однако эти молекулы, в связи с их небольшим количеством не могут повлиять на принцип самоорганизации большинства молекул в определённое агрегатное состояние вещества. Влияние таких молекул на свойства вещества в целом может быть значительным только в температурном диапазоне, близком к фазовым переходам.

Рис. 3. Универсальный график агрегатных состояний вещества без внешнего давления.

 

На (рис.3) показаны зоны твёрдого, жидкого и газообразного агрегатного состояния для любых веществ. На универсальном графике хорошо видно, почему вещество существует в определённых агрегатных состояниях. На основании универсального графика можно показать точные физические признаки агрегатных состояний вещества.

Универсальный график агрегатных состояний вещества составлен для условий отсутствия внешнего давления. Внешнее давление изменяет свойства вещества. Влияние внешнего воздействия на свойства молекул вещества должно рассматриваться в разделе молекулярных основ сопротивления материалов, но современной физике такого раздела нет. Если будет интерес читателей, эта работа будет опубликована позднее.

То, что универсальный график существует, прикладная наука давно заметила, и использует, например, для сравнительного анализа металлов. Чтобы сравнивать свойства различных металлов между собой, испытания проводят при так называемых сходственных температурах, составляющих одинаковую долю от абсолютной температуры плавления, например, 0,5 от абсолютной температуры плавления. Для свинца это С, для железа С. При этих температурах свойства свинца и железа достаточно близки.

Далее рассмотрим по порядку агрегатные состояния вещества: твёрдое тело, жидкость и газ.