Ўласцівасці і будова газападобных, вадкіх і цвёрдых тэл

Уся нежывая матэрыя складаецца з часціц, паводзіны якіх можа адрознівацца. Будова газападобных, вадкіх і цвёрдых тэл мае свае асаблівасці. Часціцы ў цвёрдых целах ўтрымліваюцца разам, так як размешчаны вельмі цесна адзін да аднаго, гэта робіць іх вельмі трывалымі. Акрамя таго, яны могуць трымаць пэўную форму, так як іх драбнюткія часціцы практычна не рухаюцца, а толькі вібруюць. Малекулы ў вадкасцях знаходзяцца даволі блізка адзін да аднаго, аднак яны могуць свабодна перасоўвацца, таму уласнай формы яны не маюць. Часціцы ў газах рухаюцца вельмі хутка, вакол іх, як правіла, шмат прасторы, што прадугледжвае іх лёгкае сціск.

Ўласцівасці і будова цвёрдых тэл

Якая структура і асаблівасці будовы цвёрдых целаў? Яны складаюцца з часціц, якія размешчаны вельмі блізка адзін да аднаго. Яны не могуць перамяшчацца, і таму іх форма застаецца фіксаванай. Якія ўласцівасці цвёрдага цела? Яно не сціскаецца, але калі яго нагрэць, то яго аб'ём будзе павялічвацца з ростам тэмпературы. Гэта адбываецца таму, што часціцы пачынаюць вібраваць і рухацца, што прыводзіць да памяншэння шчыльнасці.

Адной з асаблівасцяў цвёрдых тэл з'яўляецца тое, што яны маюць нязменную форму. Калі цвёрдае цела награваецца, сярэдняя хуткасць руху часціц павялічваецца. Хутчэй рухаюцца часціцы сутыкаюцца больш люта, прымушаючы кожную часціцу штурхаць сваіх суседзяў. Такім чынам, павышэнне тэмпературы звычайна прыводзіць да павышэння трываласці цела.

Крышталічнае будынак цвёрдых тэл

Межмолекулярные сілы ўзаемадзеяння паміж суседнімі малекуламі цвёрдага цела досыць моцныя, каб трымаць іх у фіксаваным становішчы. Калі гэтыя драбнюткія часціцы знаходзяцца ў высокоупорядоченной камплектацыі, то такія структуры прынята называць крышталічнымі. Пытаннямі ўнутранай спарадкаванасці часціц (атамаў, іёнаў, малекул) элемента або злучэння займаецца спецыяльная навука - крышталяграфія.

Хімічны будынак цвёрдага цела таксама выклікае асаблівую цікавасць. Вывучаючы паводзіны часціц, таго, як яны ўладкованыя, хімікі могуць растлумачыць і прадказаць, як пэўныя віды матэрыялаў будуць сябе паводзіць пры пэўных умовах. Драбнюткія часціцы цвёрдага цела размешчаны ў выглядзе рашоткі. Гэта так званае рэгулярнае размяшчэнне часціц, дзе немалаважнае значэнне гуляюць розныя хімічныя сувязі паміж імі.

Зонная тэорыя будовы цвёрдага цела разглядае цвёрдае рэчыва як сукупнасць атамаў, кожны з якіх, у сваю чаргу, складаецца з ядра і электронаў. У крышталічным будынку ядра атамаў знаходзяцца ў вузельчыкі крышталічнай рашоткі, для якой характэрная пэўная прасторавая перыядычнасць.

Што такое структура вадкасці?

Будова цвёрдых целаў і вадкасцяў падобна тым, што часціцы, з якіх яны складаюцца, знаходзяцца на блізкай адлегласці. Адрозненне складаецца ў тым, што малекулы вадкага рэчывы свабодна перамяшчаюцца, так як сіла прыцягнення паміж імі значна слабейшыя, чым у цвёрдым целе.

Якімі ж ўласцівасцямі валодае вадкасць? Па-першае, гэта цякучасць, па-другое, вадкасць будзе прымаць форму кантэйнера, у які яе змяшчаюць. Калі яе нагрэць, аб'ём будзе павялічвацца. З-за блізкага размяшчэння часціц адзін да аднаго вадкасць не можа быць сціснутая.

Якая структура і будова газападобных целаў?

Часціцы газу размяшчаюцца выпадковым чынам, яны знаходзяцца так далёка адзін ад аднаго, што паміж імі не можа паўстаць сіла прыцягнення. Якімі ўласцівасцямі валодае газ і якое будынак газападобных целаў? Як правіла, газ раўнамерна запаўняе ўсю прастору, у якое ён быў змешчаны. Ён лёгка сціскаецца. Хуткасць часціц газападобнага цела павялічваецца разам з ростам тэмпературы. Пры гэтым адбываецца таксама павышэнне ціску.

Будова газападобных, вадкіх і цвёрдых тэл характарызуецца рознымі адлегласцямі паміж драбнюткімі часціцамі гэтых рэчываў. Часціцы газу знаходзяцца значна далей адзін ад аднаго, чым у цвёрдым або вадкім стане. У паветры, напрыклад, сярэдняя адлегласць паміж часціцамі прыкладна ў дзесяць разоў перавышае дыяметр кожнай часціцы. Такім чынам, аб'ём малекул займае ўсяго каля 0,1% ад агульнага аб'ёму. Астатнія 99,9% складае пустое прастору. У супрацьлегласць гэтаму часціцы вадкасці запаўняюць каля 70% агульнага аб'ёму вадкасці.

Кожная часціца газу рухаецца свабодна па просталінейнаму шляху, пакуль яна не сутыкнецца з другога часціцай (газу, вадкасці або цвёрдага цела). Часціцы звычайна рухаюцца досыць хутка, а пасля таго як дзве з іх сутыкаюцца, яны адскокваюць адзін ад аднаго і працягваюць свой шлях у адзіночку. Гэтыя сутыкнення мяняюць кірунак і хуткасць. Гэтыя ўласцівасці газавых часціц дазваляюць газам пашырацца, каб запоўніць любую форму або аб'ём.

змяненне стану

Будова газападобных, вадкіх і цвёрдых тэл можа мяняцца, калі на іх робіцца некаторы знешняе ўздзеянне. Яны могуць нават пераходзіць у стану адзін аднаго пры пэўных умовах, напрыклад у працэсе награвання або астуджэння.

• Плаўленне. Пад уздзеяннем вельмі высокіх тэмператур арганізаваная структура руйнуецца, і цвёрдае цела становіцца вадкім. Часціцы па-ранейшаму размяшчаюцца блізка адзін да аднаго, але паміж імі з'яўляецца больш вольнага прасторы. Такім чынам, калі цвёрдае рэчыва плавіцца, яно, як правіла, пашыраецца, каб запоўніць некалькі большы аб'ём. Гэтая свабода перамяшчэння дазваляе, напрыклад, надаць пэўную форму вадкаму металу.

• Выпарэнне. Будова і ўласцівасці вадкіх тэл дазваляюць ім пры пэўных умовах пераходзіць ў зусім іншае фізічны стан. Напрыклад, выпадкова праліў бензін пры запраўцы аўтамабіля, можна даволі хутка адчуць яго рэзкі пах. Як гэта адбываецца? Часціцы рухаюцца па ўсёй вадкасці, у выніку пэўная іх частка дасягае паверхні. Іх накіраваны рух можа вынесці гэтыя малекулы за межы паверхні ў прастору над вадкасцю, але прыцягненне будзе зацягваць іх назад. З іншага боку, калі часціца рухаецца вельмі хутка, яна можа адарвацца ад іншых на прыстойнае адлегласць. Такім чынам, пры павелічэнні хуткасці часціц, якое здараецца звычайна пры награванні, адбываецца працэс выпарэння, гэта значыць пераўтварэнні вадкасці ў газ.

Паводзіны тэл ў розных фізічных станах

Будова газаў, вадкасцей, цвёрдых тэл галоўным чынам абумоўлена тым, што ўсе гэтыя рэчывы складаюцца з атамаў, малекул або іёнаў, аднак паводзіны гэтых часціц можа быць цалкам розным. Часціцы газу хаатычным чынам выдаленыя адзін ад аднаго, малекулы вадкасці знаходзяцца блізка адзін да аднаго, але яны не так жорстка структураваныя, як у цвёрдым целе. Часціцы газу вібруюць і перасоўваюцца на высокіх хуткасцях. Атамы і малекулы вадкасці вібруюць, перамяшчаюцца і слізгаюць міма адзін аднаго. Часціцы цвёрдага цела таксама могуць вібраваць, але рух як такое для іх не ўласціва.

Асаблівасці ўнутранай структуры

Для таго каб зразумець паводзіны матэрыі, трэба спачатку вывучыць асаблівасці яе ўнутранай структуры. Якія ўнутраныя адрозненні паміж гранітам, аліўкавым алеем і геліем у паветраным шарыку? Простая мадэль структуры матэрыі дапаможа знайсці адказ на гэтае пытанне.

Мадэль з'яўляецца спрошчаным варыянтам рэальнага прадмета або рэчывы. Напрыклад, да таго як пачынаецца непасрэднае будаўніцтва, архітэктары спачатку канструююць мадэль будаўнічага праекта. Такая спрошчаная мадэль не абавязкова мяркуе дакладнае апісанне, але ў той жа час яна можа даць прыблізнае ўяўленне таго, што будзе сабой уяўляць тая ці іншая структура.

спрошчаныя мадэлі

У навуцы, аднак, мадэлямі не заўсёды выступаюць фізічныя цела. За апошняе стагоддзе назіраўся значны рост чалавечага разумення аб фізічным свеце. Аднак большая частка назапашаных ведаў і вопыту заснавана на надзвычай складаных уяўленнях, напрыклад у выглядзе матэматычных, хімічных і фізічных формул. Для таго каб разабрацца ва ўсім гэтым, трэба быць дастаткова добра падкаваным ў гэтых дакладных і найскладаных навуках. Навукоўцы распрацавалі спрошчаныя мадэлі для візуалізацыі, тлумачэнні і прадказанні фізічных з'яў. Усё гэта значным чынам спрашчае разуменне таго, чаму некаторыя цела маюць пастаянную форму і аб'ём пры пэўнай тэмпературы, а іншыя могуць іх змяняць і гэтак далей.

Уся матэрыя складаецца з драбнюткіх часціц. Гэтыя часціцы знаходзяцца ў пастаянным руху. Аб'ём руху звязаны з тэмпературай. Падвышаная тэмпература сведчыць аб павелічэнні хуткасці руху. Будова газападобных, вадкіх і цвёрдых тэл адрозніваецца свабодай перамяшчэння іх часціц, а таксама тым, наколькі моцна часціцы прыцягваюцца адзін да аднаго. Фізічныя ўласцівасці рэчывы залежаць ад яго фізічнага стану. Вадзяной пар, вадкая вада і лёд маюць аднолькавыя хімічныя ўласцівасці, але іх фізічныя ўласцівасці значна адрозніваюцца.