Агрегатные состояния веществ

Одно и то же вещество в зависимости от условий может находиться в каждом из трех состояний: газообразном, жидком и твердом. Такие состояния принято называть агрегатными. Пример: твердое агрегатное состояние воды – это лед, а также очень небольшие кристаллики, например снежинки, которые, однако, могут быть спрессованы в огромные глыбы – айсберги (рис. 40).

Рис. 40. Ледяной узор на стекле и гигантские айсберги – это твердое агрегатное состояние воды

При температуре 0 °С лед начинает плавиться и превращается в жидкость (рис. 41). Дальнейшее нагревание приведет к тому, что при 100 °С вода закипит и перейдет в третье агрегатное состояние – газообразное. Часто мы называем это состояние паром, однако имейте в виду, что увидеть воду в газообразном состоянии нельзя. Те белесые «облачка», которые мы называем паром и появлением которых сопровождается кипение воды, – это мельчайшие водяные капельки. Скопление таких капелек в атмосфере представляет собой хорошо знакомые вам облака (рис. 42).

Рис. 41. Таяние льда

Большинство газообразных веществ бесцветны, увидеть их непросто. Газы принимают форму того сосуда, в котором они находятся, а их объем зависит от температуры и давления, а потому газы сжимаемы.

Рис. 42. Облака – это миллиарды мельчайших капелек воды

Газообразные вещества только кажутся такими «мягкими» и невесомыми. При больших давлениях это очень мощная сила. Например, с помощью сжатого воздуха закрываются и открываются двери в автобусах, поток раскаленных газов реактивного двигателя поднимает ввысь самолеты, купол парашюта, обнимая упругий воздух, позволяет плавно опуститься на землю не только парашютисту, но и космическому аппарату с космонавтами.

«Невесомость» газов – понятие относительное. В этом легко убедиться на простом опыте.

Демонстрационный эксперимент. На двух чашках уравновешенных весов стоят одинаковые химические стаканы. Рядом под стеклом стоит стакан, наполненный углекислым газом. Учитель «переливает» из него газ в один из стаканов на весах. Что происходит? Какой из газов тяжелее: воздух или углекислый газ? Придут ли весы вновь в равновесие? Объясните почему.

Более привычно для нас переливать не газы, а жидкости. Вещества в жидком агрегатном состоянии принимают форму того сосуда, в который их налили. Это одно из важнейших свойств жидкости – текучесть (рис. 43). Одни вещества более текучи, они быстро растекаются по плоской поверхности, например, вода, спирт, бензин, ацетон. Разные жидкости обладают разной текучестью. Капля жидкого меда на стекле не превращается в тонкую пленку, и, чтобы заставить ее течь, стекло придется поставить почти вертикально.

Рис. 43. Текучесть – важное свойство жидкостей

В отличие от газов жидкости практически несжимаемы. Если с размаху хлопнуть ладонью по поверхности воды, эффект будет таким же, как при ударе по крышке стола.

При охлаждении жидкие вещества переходят в твердое агрегатное состояние. Вместе с жидкостью исчезает и ее важнейшее свойство – текучесть. Твердые тела сохраняют как свой объем (они также почти не сжимаемы), так и форму. В какую бы емкость вы ни пересыпали кубики льда из морозильника, они так и останутся кубиками, пока не растают (см. рис. 41).

Переход веществ из одного агрегатного состояния в другое, а также диффузию и броуновское движение относят к физическим явлениям. Ведь при этом не происходит превращений веществ, разрушения их молекул.

Явления, при которых изменяются агрегатное состояние вещества, форма или размеры тел, построенных из этого вещества, но сохраняется его химический состав, называются физическими .

И все-таки более правильно анализировать агрегатное состояние вещества, ориентируясь не на внешнюю форму, а на его внутреннее строение.

В газах расстояние между молекулами очень велико по сравнению с размерами самих молекул. Именно поэтому газы легко сжимаемы. Молекулы газообразных веществ очень слабо связаны друг с другом, они сталкиваются и разлетаются подобно бильярдным шарам, не «сцепляясь» между собой.

Полной противоположностью газам являются твердые вещества, в которых частицы «выстроились» в строгом порядке, подобно солдатам в строю. Такое упорядоченное строение, как вы уже знаете, имеют кристаллы. Силы взаимного притяжения частиц так велики, что оторвать одну от другой очень непросто.