Priklausomai nuo temperatūros ir slėgio, bet kuri medžiaga gali įgyti įvairias agregacijos būsenas. Kiekviena tokia būsena pasižymi tam tikromis kokybinėmis savybėmis, kurios išlieka nepakitusios temperatūrų ir slėgių, reikalingų tam tikrai agregacijos būsenai, rėmuose.

Būdingos agregatų būsenų savybės apima, pavyzdžiui, kieto kūno gebėjimą išlaikyti formą arba, atvirkščiai, skysto kūno gebėjimą keisti formą. Tačiau kartais ribos tarp skirtingų materijos būsenų būna gana neryškios, pavyzdžiui, skystųjų kristalų arba vadinamųjų „amorfinių kūnų“ atveju, kurie gali būti elastingi kaip kietos medžiagos, o skysti – kaip skysčiai.

Perėjimas tarp agregacijos būsenų gali įvykti išsilaisvinus laisvai energijai, pasikeitus tankiui, entropijai ar kt. fiziniai dydžiai. Perėjimas iš vienos agregacijos būsenos į kitą vadinamas faziniu perėjimu, o tokius perėjimus lydintys reiškiniai – kritiniais reiškiniais.

Žinomų suvestinių būsenų sąrašas

Tvirtas
	Kietosios medžiagos, kurių atomai ar molekulės nesudaro kristalinės gardelės.
	Kietosios medžiagos, kurių atomai arba molekulės sudaro kristalinę gardelę.
mezofazė
	Skystieji kristalai yra fazinė būsena, kurios metu medžiaga vienu metu turi ir skysčių, ir kristalų savybes.
Skystis
	Medžiagos būsena esant aukštesnei nei lydymosi temperatūrai ir žemesnei už virimo temperatūrą.
	Skystis, kurio temperatūra viršija virimo tašką.
	Skystis, kurio temperatūra žemesnė už kristalizacijos temperatūrą.
	Skystos medžiagos būsena esant neigiamam slėgiui, kurią sukelia van der Waals jėgos (traukos tarp molekulių jėgos).
	Skysčio būsena, kai temperatūra viršija kritinį tašką.
	Skystis, kurio savybes veikia kvantiniai efektai.
		Medžiagos būsena, turinti labai silpnus ryšius tarp molekulių ar atomų. Netinka matematiniam idealių dujų apibūdinimui.
	Dujos, kurių savybes veikia kvantiniai efektai.
		Suvestinė būsena, pavaizduota atskirų įkrautų dalelių rinkiniu, kurių bendras krūvis bet kuriame sistemos tūryje yra lygus nuliui.
	Medžiagos būsena, kurioje ji yra gliuonų, kvarkų ir antikvarkų rinkinys.
	Momentinė būsena, kurios metu tarp branduolių ištempiami gliuono jėgos laukai. Prieš tai buvo kvarko-gliuono plazma.
kvantinės dujos
	Dujos, sudarytos iš fermionų, kurių savybes veikia kvantiniai efektai.
	Dujos, sudarytos iš bozonų, kurių savybes veikia kvantiniai efektai.

Gamtoje vanduo yra trijų būsenų:

• kietos būsenos (sniegas, kruša, ledas);
• skysta būsena (vanduo, rūkas, rasa ir lietus);
• dujinė būsena (garai).

Nuo ankstyvos vaikystės mokykloje jie tiria įvairias vandens būsenas: rūką, kritulius, krušą, sniegą, ledą ir kt. Yra tokių, kurie mokykloje yra išsamiai mokomi. Jie sutinka mus kiekvieną dieną gyvenime ir daro įtaką gyvenimui. - tai tam tikros temperatūros ir slėgio vandens būsena, kuri apibūdinama tam tikru intervalu.

Reikėtų paaiškinti pagrindines vandens būklės sąvokas, kad rūko būsena ir drumstumas netaikomi dujų susidarymui. Jie atsiranda kondensacijos metu. Tai unikali vandens savybė, kuri gali būti trijų skirtingų agregacijos būsenų. Trys vandens būsenos yra gyvybiškai svarbios planetai, jos sudaro hidrologinį ciklą, užtikrina vandens ciklo procesą gamtoje. Mokykloje rodomi įvairūs eksperimentai apie garavimą ir. Bet kuriame gamtos kampelyje vanduo laikomas gyvybės šaltiniu. Yra ir ketvirta, ne mažiau svarbi būsena – Deryaginskaya vanduo (rusiška versija) arba, kaip šiuo metu įprasta vadinti – Nanovamzdelio vanduo (amerikietiška versija).

kieto vandens būvio

Išsaugoma forma ir tūris. At žema temperatūra materija sustingsta ir virsta kieta medžiaga. Jeigu aukštas spaudimas, tada kietėjimo temperatūra reikalinga aukštesnė. Kietosios medžiagos gali būti kristalinės arba amorfinės. Kristale atomo padėtis yra griežtai nustatyta. Kristalų formos yra natūralios ir primena daugiakampį. Amorfiniame kūne taškai išsidėstę atsitiktinai ir svyruoja, juose išsaugoma tik trumpojo nuotolio tvarka.

Skysta vandens būsena

Skystoje būsenoje vanduo išlaiko savo tūrį, tačiau jo forma neišsaugoma. Tuo jis supranta, kad skystis užima tik dalį tūrio, gali tekėti per visą paviršių. Studijuojant mokykloje skystosios būsenos klausimus, reikia suprasti, kad tai yra tarpinė būsena tarp kietos terpės ir dujinės terpės. Skysčiai skirstomi į grynus ir mišinius. Kai kurie mišiniai labai svarbūs gyvybei, pavyzdžiui, kraujas ar jūros vanduo. Skysčiai gali veikti kaip tirpiklis.

Dujų būklė

Forma ir tūris neišsaugomi. Kitaip dujinė būsena, kurios tyrimas vyksta mokykloje, vadinama vandens garais. Eksperimentai aiškiai rodo, kad garai yra nematomi, jie tirpsta ore ir rodo santykinę drėgmę. Tirpumas priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Sotūs garai ir rasos taškas yra didžiausios koncentracijos rodiklis. Garas ir rūkas yra skirtingos agregacijos būsenos.

Ketvirtoji agregacijos būsena yra plazma

Plazma ir šiuolaikinės patirties buvo svarstomi vėliau. Plazma yra visiškai arba iš dalies jonizuotos dujos, jos susidaro pusiausvyros būsenoje aukštoje temperatūroje. Žemės sąlygomis susidaro dujų išlydis. Plazmos savybės lemia jos dujinę būseną, išskyrus tai, kad elektrodinamika vaidina didžiulį vaidmenį visame tame. Tarp agregacijos būsenų plazma yra labiausiai paplitusi Visatoje. Žvaigždžių ir tarpplanetinės erdvės tyrimas parodė, kad medžiagos yra plazmos būsenoje.

Kaip keičiasi suvestinės būsenos?

Perėjimo iš vienos būsenos į kitą keitimas:

- skystas - garas (garinimas ir virimas);

- garai - skystis (kondensatas);

- skystis - ledas (kristalizacija);

- ledas - skystis (tirpsta);

- ledas - garas (sublimacija);

- garai - ledas, šerkšno susidarymas (desublimacija).

Vanduo vadinamas įdomiu natūraliu sausumos mineralu. Šie klausimai yra sudėtingi ir juos reikia nuolat mokytis. Suvestinę būseną mokykloje patvirtina atlikti eksperimentai, o jei kyla klausimų, eksperimentai aiškiai leidžia suprasti pamokoje pasakojamą medžiagą. Garavimo metu skystis patenka į, procesas gali prasidėti jau nuo nulio laipsnių. Kylant temperatūrai ji didėja. To intensyvumą patvirtina virimo 100 laipsnių temperatūroje eksperimentai. Į garavimo klausimus atsakoma išgaruojant nuo ežerų, upių paviršių ir net iš sausumos. Atvėsus, gaunamas atvirkštinės transformacijos procesas, kai iš dujų susidaro skystis. Šis procesas vadinamas kondensacija, kai iš ore esančių vandens garų susidaro maži debesėlio lašeliai.

Ryškus pavyzdys yra gyvsidabrio termometras, kuriame gyvsidabris pateikiamas skysto pavidalo, esant -39 laipsnių temperatūrai gyvsidabris tampa kieta medžiaga. Galima pakeisti standaus korpuso būseną, tačiau tam reikės papildomų pastangų, pavyzdžiui, lenkiant vinį. Dažnai mokiniai užduoda klausimus apie tai, kaip formuojamas tvirtas kūnas. Tai atliekama gamyklose ir specializuotose dirbtuvėse naudojant specialią įrangą. Visiškai bet kuri medžiaga gali egzistuoti trijose būsenose, įskaitant vandenį, tai priklauso nuo fizinių sąlygų. Vandeniui pereinant iš vienos būsenos į kitą, pasikeičia molekulinis išsidėstymas ir judėjimas, nesikeičia molekulės sudėtis. Eksperimentinės užduotys padės stebėti tokias įdomias būsenas.

Pagrindinis bendrasis išsilavinimas

Linija UMK A. V. Peryshkin. Fizika (7–9)

Įvadas: medžiagos agregacijos būsena

Paslaptingas pasaulis nenustoja stebinti. Ledo kubelis įmestas į stiklinę ir paliktas val kambario temperatūra, per kelias minutes pavirs skysčiu, o ilgesniam laikui palikus šį skystį ant palangės visiškai išgaruos. Tai lengviausias būdas stebėti vienos medžiagos agregacijos būsenos perėjimus į kitą.

Sumavimo būsena - tam tikrų savybių turinti medžiagos būsena: gebėjimas išlaikyti formą ir apimtį, turėti ilgo ar trumpo nuotolio tvarką ir kt. Kai pasikeičia agregatinė medžiagos būsena pasikeičia fizikinės savybės, taip pat tankis, entropija ir laisvoji energija.

Kaip ir kodėl vyksta šios nuostabios transformacijos? Norėdami tai suprasti, atsiminkite tai viskas aplink susideda iš. Įvairių medžiagų atomai ir molekulės sąveikauja tarpusavyje, o būtent jų tarpusavio ryšys lemia kokia yra materijos materijos būsena.

Yra keturi agregatų tipai:

dujinis,

Atrodo, kad šiose nuostabiose transformacijose chemija mums atskleidžia savo paslaptis. Tačiau taip nėra. Perėjimas iš vienos agregacijos būsenos į kitą, taip pat arba difuzija yra fiziniai reiškiniai, nes šiose transformacijose medžiagos molekulės ir jų molekulės nesikeičia. cheminė sudėtis.

dujinė būsena

Molekuliniu lygmeniu dujos yra atsitiktinai judančios, susiduriančios su indo sienelėmis ir viena su kita, praktiškai nesąveikaujančios viena su kita molekulės. Kadangi dujų molekulės nėra tarpusavyje susijusios, dujos užpildo visą joms skirtą tūrį, sąveikaudamos ir keisdamos kryptį tik tada, kai jos atsitrenkia viena į kitą.

Deja, plika akimi ir net šviesos mikroskopu neįmanoma pamatyti dujų molekulių. Tačiau dujas galima paliesti. Žinoma, jei tik bandysite sugauti delne skraidančias dujų molekules, jums nepavyks. Bet tikrai visi matė (arba padarė patys), kaip kažkas pripūtė automobilio ar dviračio padangą oru, o iš minkštos ir susiraukšlėjusios ji tapo pripūsta ir elastinga. O akivaizdų dujų „nesvarumą“ paneigs O.S. redaguoto vadovėlio „Chemijos 7 klasė“ 39 puslapyje aprašytas eksperimentas. Gabrielianas.

Taip yra todėl, kad uždaras ribotas padangos tūris didelis skaičius molekulių, kurios susikaupia ir jos pradeda dažniau daužytis viena į kitą ir į padangų sieneles, dėl to bendras milijonų molekulių poveikis sienelėms mūsų suvokiamas kaip slėgis.

Bet jei dujos užima visą joms skirtą tūrį, kodėl tada jis neišskrenda į kosmosą ir neišplito visoje visatoje, užpildydamas tarpžvaigždinę erdvę? Taigi, kažkas vis dar sulaiko ir riboja dujas planetos atmosferoje?

Gana teisus. Ir šis - gravitacinė jėga. Kad atitrūktų nuo planetos ir nuskristų, molekulės turi išvystyti greitį, viršijantį „pabėgimo greitį“ arba antrąjį kosminį greitį, o didžioji dauguma molekulių juda daug lėčiau.

Tada yra Kitas klausimas: kodėl dujų molekulės nenukrenta ant žemės, o toliau skrenda? Pasirodo, saulės energijos dėka oro molekulės turi tvirtą kinetinės energijos atsargą, kuri leidžia joms judėti prieš gravitacijos jėgas.

Rinkinyje pateikiami įvairių krypčių klausimai ir užduotys: atsiskaitymo, kokybinės ir grafinės; techninis, praktinis ir istorinis pobūdis. Užduotys suskirstytos į temas pagal vadovėlio „Fizika. 9 klasė“ autoriai A. V. Peryshkin, E. M. Gutnik ir leidžia įgyvendinti Federalinių valstybinių švietimo standartų metadalyko, dalyko ir asmeninio mokymosi rezultatams keliamus reikalavimus.

skysta būsena

Didinant slėgį ir (arba) mažinant temperatūrą, dujos gali būti paverstos skysta būsena. Dar XIX amžiaus aušroje anglų fizikui ir chemikui Michaelui Faraday pavyko paversti chlorą ir anglies dioksidą į skystą būseną, suspaudžiant juos labai žemoje temperatūroje. Tačiau kai kurios dujos mokslininkams tuo metu nepasidavė ir, kaip paaiškėjo, tai buvo ne slėgio trūkumas, o nesugebėjimas sumažinti temperatūros iki reikiamo minimumo.

Skystis, skirtingai nei dujos, užima tam tikrą tūrį, tačiau jis taip pat yra užpildyto indo pavidalu žemiau paviršiaus. Vizualiai skystis gali būti pavaizduotas kaip apvalūs karoliukai arba grūdai stiklainyje. Skysčio molekulės glaudžiai sąveikauja viena su kita, tačiau laisvai juda viena kitos atžvilgiu.

Jei vandens lašelis lieka ant paviršiaus, po kurio laiko jis išnyks. Tačiau mes prisimename, kad masės energijos tvermės dėsnio dėka niekas nedingsta ir neišnyksta be pėdsakų. Skystis išgaruos, t.y. pakeis savo agregacijos būseną į dujinę.

Garavimas - Tai medžiagos agregacijos būsenos transformacijos procesas, kurio metu nuo skysčio ar kietos medžiagos paviršiaus pakyla molekulės, kurių kinetinė energija viršija potencialią tarpmolekulinės sąveikos energiją..

Garavimas nuo kietųjų kūnų paviršiaus vadinamas sublimacija arba sublimacija. Dauguma paprastu būdu stebėti sublimaciją – tai naftalino naudojimas kandžių naikinimui. Jei jaučiate skysčio ar kietos medžiagos kvapą, tada vyksta garavimas. Juk nosis užfiksuoja kvapiąsias medžiagos molekules.

Skysčiai supa žmogų visur. Skysčių savybės taip pat žinomos visiems - tai klampumas, sklandumas. Kalbant apie skysčio formą, daugelis žmonių sako, kad skystis neturi konkrečios formos. Bet tai vyksta tik Žemėje. Dėl gravitacijos jėgos vandens lašas deformuojasi.

Tačiau daugelis matė astronautus, gaudančius įvairaus dydžio vandens balionus esant nulinei gravitacijai. Nesant gravitacijos, skystis įgauna rutulio formą. O paviršiaus įtempimo jėga suteikia skysčiui sferinę formą. Muilo burbulai – puikus būdas susipažinti su paviršiaus įtempimo jėga Žemėje.

Kita skysčio savybė yra klampumas. Klampumas priklauso nuo slėgio, cheminės sudėties ir temperatūros. Dauguma skysčių paklūsta Niutono klampos dėsniui, atrastam XIX a. Tačiau yra nemažai labai klampių skysčių, kurie tam tikromis sąlygomis pradeda elgtis kaip kietosios medžiagos ir nepaklūsta Niutono klampos dėsniui. Tokie tirpalai vadinami neniutono skysčiais. Paprasčiausias neniutono skysčio pavyzdys yra krakmolo suspensija vandenyje. Jei neniutono skystį veiksite mechaninėmis jėgomis, skystis pradės įgyti kietųjų medžiagų savybes ir elgsis kaip kietoji medžiaga.

Kietojo

Jei skystyje, skirtingai nei dujose, molekulės juda nebe atsitiktinai, o aplink tam tikrus centrus, tada kietoje materijos būsenoje atomai ir molekulės turi aiškią struktūrą ir atrodo kaip išrikiuoti kareiviai parade. O kristalinės gardelės dėka kietosios medžiagos užima tam tikrą tūrį ir turi pastovią formą.

Tam tikromis sąlygomis medžiagos, kurios yra skysčio agregacijos būsenoje, gali virsti kieta medžiaga, o kietos medžiagos, atvirkščiai, kaitinant ištirpsta ir virsta skysčiu.

Taip yra todėl, kad kaitinant padidėja vidinė energija, atitinkamai molekulės pradeda judėti greičiau, o pasiekus lydymosi temperatūrą pradeda byrėti kristalinė gardelė ir pasikeičia medžiagos agregacijos būsena. Daugumos kristalinių kūnų tūris tirpstant didėja, tačiau yra išimčių, pavyzdžiui, ledas, ketus.

Priklausomai nuo dalelių, kurios sudaro kietosios medžiagos kristalinę gardelę, tipo, išskiriama tokia struktūra:

molekulinės

metalo.

Dėl kai kurių medžiagų agregatų būsenų pokytis atsiranda lengvai, kaip, pavyzdžiui, su vandeniu, kitoms medžiagoms reikalingos specialios sąlygos (slėgis, temperatūra). Tačiau šiuolaikinėje fizikoje mokslininkai išskiria dar vieną nepriklausomą materijos būseną – plazmą.

Plazma - jonizuotos dujos, turinčios tokį patį teigiamo ir neigiamo krūvio tankį. Laukinėje gamtoje plazma randama saulėje arba žaibo blyksnio metu. Šiaurės pašvaistė ir net mums pažįstama ugnis, savo šiluma šildanti kelionėje į gamtą, taip pat reiškia plazmą.

Dirbtinai sukurta plazma suteikia ryškumo bet kuriam miestui. Neoniniai reklaminiai šviestuvai yra tik žemos temperatūros plazma stikliniuose vamzdeliuose. Plazma pripildomos ir įprastos liuminescencinės lempos.

Plazma skirstoma į žematemperatūrinę - apie 1% jonizacijos laipsnį ir iki 100 tūkstančių laipsnių temperatūrą, ir aukštatemperatūrinę - apie 100% jonizaciją ir 100 milijonų laipsnių temperatūrą (tokia būsena kokia yra plazma žvaigždėse).

Kasdieniame gyvenime plačiai naudojama mums pažįstama žemos temperatūros plazma fluorescencinėse lempose.

Aukštos temperatūros plazma naudojama sintezės reakcijose ir mokslininkai nepraranda vilties panaudoti ją kaip atominės energijos pakaitalą, tačiau kontroliuoti šias reakcijas yra labai sunku. O nevaldoma termobranduolinė reakcija pasirodė esąs milžiniškos galios ginklas, kai 1953 metų rugpjūčio 12 dieną SSRS išbandė termobranduolinę bombą.

Pirkti

Norėdami patikrinti medžiagos asimiliaciją, siūlome atlikti nedidelį testą.

1. Kas netaikoma agregavimo būsenoms:

skystis

šviesa +

2. Niutono skysčių klampumas priklauso nuo:

Boyle-Mariotte dėsnis

Archimedo dėsnis

Niutono klampos dėsnis +

3. Kodėl Žemės atmosfera neišskrenda į kosmosą:

nes dujų molekulės negali išvystyti antrojo kosminio greičio

nes žemės gravitacija veikia dujų molekules +

abu atsakymai teisingi

4. Kas netaikoma amorfinėms medžiagoms:

• sandarinimo vaškas

• geležies +

5. Aušinant tūris padidėja:

• ledas +

#ADVERTISING_INSERT#

: [30 tomų] / sk. red. A. M. Prochorovas; 1969-1978, t. 1).

Suvestinės būsenos// Fizinė enciklopedija: [5 tomais] / Ch. red. A. M. Prochorovas. - M.: Tarybinė enciklopedija (t. 1-2); Didelis Rusų enciklopedija(t. 3-5), 1988-1999 m. - ISBN 5-85270-034-7.

Vladimiras Ždanovas. Plazma erdvėje (neterminuota) . Aplink pasauli. Gauta 2009 m. vasario 21 d. Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 22 d.

Gamtoje yra kai kurių skysčių, kurie įprastomis eksperimentinėmis sąlygomis negali būti perkelti į kristalinę būseną aušinant. Atskirų organinių polimerų molekulės yra tokios sudėtingos, kad negali sudaryti taisyklingos ir kompaktiškos gardelės – atvėsusios jos visada pereina tik į stiklinę būseną (žr. DiMarzio E.A. Akinių pusiausvyros teorija // Ann. Niujorko akad. sci. 1981 t. 371. P. 1-20). Retas skysčio „nekristalizavimo“ variantas – perėjimas į stiklinę būseną esant temperatūrai, artimai likvidumo temperatūrai. T L ar net aukštesnė... Didžioji dauguma skysčių esant žemesnei temperatūrai T L esant didesnei ar mažesnei izoterminei ekspozicijai, bet per pagrįstą eksperimento požiūriu trukmę jie visada pereina į kristalinę būseną. Tam tikriems skysčiams cheminiai junginiai numanoma ne T L, ir kristalų lydymosi temperatūra, tačiau dėl paprastumo čia nurodyti nebuvimo taškai (solidus) ir kristalizacijos pradžia T L nepriklausomai nuo medžiagos homogeniškumo. Galimybę pereiti iš skystos į stiklinę būseną lemia aušinimo greitis temperatūrų diapazone, kuriame kristalizacijos tikimybė didžiausia – tarp T L ir apatinė stiklėjimo intervalo riba. Kuo greičiau medžiaga atšaldoma iš stabilaus skysčio būsenos, tuo didesnė tikimybė, kad ji, aplenkdama kristalinę fazę, pavirs stikline. Bet kuri medžiaga, kuri gali pereiti į stiklinę būseną, gali būti apibūdinama vadinamuoju kritinis aušinimo greitis- mažiausia leistina vertė, kuriai esant po aušinimo jis grįžta į stiklinę būseną. - Shults M. M., Mazurinas O.V. ISBN 5-02-024564-X

Shults M. M., Mazurinas O.V.Šiuolaikinė akinių sandaros ir jų savybių idėja. - L.: Mokslas. 1988 ISBN 5-02-024564-X

"Fermioninis kondensatas" (neterminuota) . mokslinis.ru. Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 22 d.

K.v. Klitzing, G. Dorda, M. Pepper Naujas smulkiosios struktūros konstantos didelio tikslumo nustatymo metodas, pagrįstas kvantuoto Hall pasipriešinimo fiz. Rev. Lett. 45 494 (1980) DOI :10.1103 / PhysRevLett.45.494

Nobelio fizikos premijos laureatas už 1985 m

C. Fuchsas, H. Lenskė, H.H. Wolteris. Tankio priklausomo hadrono lauko  teorija (neterminuota) . arxiv.org (1995 06 29). Žiūrėta 2012 m. lapkričio 30 d.

I. M. Dreminas, A. V. Leonidovas. Kvarko-gliuono terpė (neterminuota) P. 1172. Fizinių mokslų pažanga (2010 m. lapkritis). doi:10.3367/UFNr.0180.201011c.1167 . - UFN 180 1167–1196 (2010). Gauta 2013 m. kovo 29 d. Suarchyvuota nuo originalo 2013 m. balandžio 5 d.

Sumavimo būsena- tai medžiagos būsena tam tikrame temperatūrų ir slėgio intervale, kuriai būdingos savybės: gebėjimas (kietas kūnas) arba nesugebėjimas (skystis, dujos) išlaikyti tūrį ir formą; ilgo nuotolio (kieto) ar trumpojo nuotolio (skysčio) tvarkos buvimas ar nebuvimas ir kitos savybės.

Medžiaga gali būti trijų agregacijos būsenų: kieta, skysta arba dujinė, šiuo metu išskiriama papildoma plazminė (joninė) būsena.

AT dujinis būsenoje, atstumas tarp medžiagos atomų ir molekulių yra didelis, sąveikos jėgos mažos, o dalelės, atsitiktinai judančios erdvėje, turi didelę kinetinę energiją, viršijančią potencialią energiją. Dujinės būsenos medžiaga neturi nei formos, nei tūrio. Dujos užpildo visą turimą erdvę. Ši būsena būdinga mažo tankio medžiagoms.

AT skystis būsenoje, išsaugoma tik trumpojo nuotolio atomų ar molekulių tvarka, kai medžiagos tūryje periodiškai atsiranda atskiri skyriai su tvarkingu atomų išsidėstymu, tačiau taip pat nėra šių sekcijų tarpusavio orientacijos. Trumpojo nuotolio tvarka yra nestabili ir gali išnykti arba vėl atsirasti dėl atomų šiluminių virpesių. Skysčio molekulės neturi apibrėžtos padėties ir tuo pačiu neturi visiškos judėjimo laisvės. Medžiaga skystoje būsenoje neturi savo formos, išlaiko tik tūrį. Skystis gali užimti tik dalį indo tūrio, bet laisvai tekėti per visą indo paviršių. Skysta būsena paprastai laikoma tarpine tarp kietosios ir dujinės.

AT kietas substancija, atomų išsidėstymas tampa griežtai apibrėžtas, reguliarus, dalelių sąveikos jėgos yra tarpusavyje subalansuotos, todėl kūnai išlaiko savo formą ir tūrį. Taisyklingas atomų išsidėstymas erdvėje apibūdina kristalinę būseną, atomai sudaro kristalinę gardelę.

Kietosios medžiagos turi amorfinę arba kristalinę struktūrą. Dėl amorfinis Kūnams būdinga tik trumpo nuotolio atomų ar molekulių išsidėstymo tvarka, chaotiškas atomų, molekulių ar jonų išsidėstymas erdvėje. Amorfinių kūnų pavyzdžiai yra stiklas, pikis ir pikis, kurie atrodo kietos būsenos, nors iš tikrųjų jie teka lėtai, kaip skystis. Amorfiniai kūnai, skirtingai nei kristaliniai, neturi apibrėžtos lydymosi temperatūros. Amorfiniai kūnai užima tarpinę padėtį tarp kristalinių kietųjų medžiagų ir skysčių.

Dauguma kietųjų medžiagų turi kristalinis struktūra, kuriai būdingas tvarkingas atomų ar molekulių išsidėstymas erdvėje. Kristalinei struktūrai būdinga ilgalaikė tvarka, kai periodiškai kartojasi struktūros elementai; tokio reguliaraus pasikartojimo trumpojo nuotolio tvarka nėra. būdingas bruožas kristalinis kūnas – tai gebėjimas išlaikyti formą. Idealaus kristalo ženklas, kurio modelis yra erdvinė gardelė, yra simetrijos savybė. Simetrija suprantama kaip teorinis kietojo kūno kristalinės gardelės gebėjimas susijungti su savimi, kai jos taškai atspindimi iš tam tikros plokštumos, vadinamos simetrijos plokštuma. Išorinės formos simetrija atspindi vidinės kristalo struktūros simetriją. Pavyzdžiui, visi metalai turi kristalinę struktūrą, kuriai būdinga dviejų tipų simetrija: kubinė ir šešiakampė.

Amorfinėse struktūrose su netvarkingu atomų pasiskirstymu medžiagos savybės skirtingomis kryptimis yra vienodos, t.y. stiklinės (amorfinės) medžiagos yra izotropinės.

Visiems kristalams būdinga anizotropija. Kristaluose atstumai tarp atomų yra išdėstyti, tačiau eilės laipsnis skirtingomis kryptimis gali skirtis, todėl skirtingomis kryptimis skiriasi kristalinės medžiagos savybės. Kristalinės medžiagos savybių priklausomybė nuo krypties jos gardelėje vadinama anizotropija savybių. Anizotropija pasireiškia matuojant tiek fizines, tiek mechanines ir kitas charakteristikas. Yra savybių (tankis, šiluminė talpa), kurios nepriklauso nuo krypties kristale. Dauguma savybių priklauso nuo krypties pasirinkimo.

Galima išmatuoti objektų, turinčių tam tikrą medžiagos tūrį, savybes: dydžius – nuo ​​kelių milimetrų iki dešimčių centimetrų. Šie objektai, kurių struktūra yra identiška kristalų ląstelėms, vadinami pavieniais kristalais.

Savybių anizotropija pasireiškia pavieniuose kristaluose ir praktiškai nėra polikristalinėje medžiagoje, susidedančioje iš daugybės mažų atsitiktinai orientuotų kristalų. Todėl polikristalinės medžiagos vadinamos kvaziizotropinėmis.

Tam tikrame temperatūrų diapazone vyksta polimerų, kurių molekulės gali būti tvarkingai išdėstytos, kristalizacija, susidarant supramolekulinėms struktūroms ryšulių, ritinių (globulių), fibrilių ir kt. Sudėtinga molekulių ir jų agregatų struktūra lemia specifinį polimerų elgesį kaitinant. Jie negali pereiti į skystą būseną su mažu klampumu, jie neturi dujinės būsenos. Kietos formos polimerai gali būti stiklinės, labai elastingos ir klampios būsenos. Polimerai su linijinėmis arba šakotomis molekulėmis gali keistis iš vienos būsenos į kitą keičiantis temperatūrai, kuri pasireiškia polimero deformacijos procese. Ant pav. 9 parodyta deformacijos priklausomybė nuo temperatūros.

Ryžiai. 9 Amorfinio polimero termomechaninė kreivė: t c , t t, t p - atitinkamai stiklėjimo temperatūra, takumas ir cheminio skilimo pradžia; I - III - atitinkamai stiklinės, labai elastingos ir klampios būsenos zonos; Δ l- deformacija.

Molekulių išsidėstymo erdvinė struktūra lemia tik polimero stiklinę būseną. Esant žemai temperatūrai, visi polimerai elastingai deformuojasi (9 pav., I zona). Virš stiklėjimo temperatūros t c linijinės struktūros amorfinis polimeras pereina į labai elastingą būseną ( II zona), o jo deformacija stiklinėje ir labai elastingoje būsenoje yra grįžtama. Šildymas virš stingimo taško t t paverčia polimerą į klampią būseną ( III zona). Polimero deformacija klampioje būsenoje yra negrįžtama. Erdvinės (tinklinės, skersinės) struktūros amorfinis polimeras neturi klampios būsenos, labai elastingos būsenos temperatūros sritis išsiplečia iki polimero skilimo temperatūros. t R. Toks elgesys būdingas gumos tipo medžiagoms.

Medžiagos temperatūra bet kurioje agreguotoje būsenoje apibūdina jos dalelių (atomų ir molekulių) vidutinę kinetinę energiją. Šios dalelės kūnuose daugiausia turi svyruojančių judesių kinetinę energiją, palyginti su pusiausvyros centru, kur energija yra minimali. Pasiekus tam tikrą kritinę temperatūrą, kieta medžiaga praranda savo stiprumą (stabilumą) ir išsilydo, o skystis virsta garais: užverda ir išgaruoja. Šios kritinės temperatūros yra lydymosi ir virimo taškai.

Kai kristalinė medžiaga kaitinama tam tikroje temperatūroje, molekulės taip stipriai juda, kad polimere nutrūksta standieji ryšiai, o kristalai sunaikinami – pereina į skystą būseną. Temperatūra, kurioje kristalai ir skystis yra pusiausvyroje, vadinama kristalo lydymosi temperatūra arba skysčio kietėjimo tašku. Jodo atveju ši temperatūra yra 114 o C.

Visi cheminis elementas turi savo lydymosi temperatūrą t pl atskiriant kietosios ir skystosios medžiagos egzistavimą ir virimo temperatūrą t kip, atitinkantis skysčio perėjimą į dujas. Esant tokioms temperatūroms, medžiagos yra termodinaminėje pusiausvyroje. Agregacijos būsenos pasikeitimą gali lydėti į šuolį panašus laisvosios energijos, entropijos, tankio ir kt. fiziniai dydžiai.

Norėdami apibūdinti įvairias būsenas fizika naudoja platesnę sąvoką termodinaminė fazė. Reiškiniai, apibūdinantys perėjimą iš vienos fazės į kitą, vadinami kritiniais.

Kaitinant, medžiagos virsta fazėmis. Ištirpęs (1083 o C) varis virsta skysčiu, kuriame atomai turi tik trumpo nuotolio tvarką. Esant 1 atm slėgiui, varis užverda 2310 ° C temperatūroje ir virsta dujiniu variu su atsitiktinai išdėstytais vario atomais. Lydymosi temperatūroje kristalo ir skysčio sočiųjų garų slėgis yra lygus.

Medžiaga kaip visuma yra sistema.

Sistema- sujungtų medžiagų grupė fizinis, cheminė ar mechaninė sąveika. fazė vadinama vienalyte sistemos dalimi, atskirta nuo kitų dalių fizinės sąsajos (ketuje: grafitas + geležies grūdeliai; lediniame vandenyje: ledas + vanduo).Komponentai sistemos yra įvairios fazės, sudarančios tam tikrą sistemą. Sistemos komponentai- tai medžiagos, kurios sudaro visas šios sistemos fazes (komponentus).

Medžiagos, susidedančios iš dviejų ar daugiau fazių, yra išsklaidyta sistemos . Dispersinės sistemos skirstomos į zolius, kurių elgesys primena skysčių elgseną, ir geles, turinčias būdingų kietųjų medžiagų savybių. Soliuose dispersinė terpė, kurioje pasiskirsto medžiaga, yra skysta, geliuose vyrauja kietoji fazė. Geliai yra pusiau kristalinis metalas, betonas, želatinos tirpalas vandenyje žemoje temperatūroje (aukštoje temperatūroje želatina virsta zoliu). Hidrozolis yra dispersija vandenyje, aerozolis yra dispersija ore.

Būsenų diagramos.

Termodinaminėje sistemoje kiekviena fazė apibūdinama tokiais parametrais kaip temperatūra T, koncentracija su ir spaudimas R. Fazinėms transformacijoms apibūdinti naudojama viena energijos charakteristika – laisva Gibso energija ΔG(termodinaminis potencialas).

Termodinamika transformacijų aprašyme apsiriboja pusiausvyros būsenos įvertinimu. pusiausvyros būsena termodinaminė sistema pasižymi termodinaminių parametrų (temperatūros ir koncentracijos, kaip ir technologinio apdorojimo) nekintamumu. R= const) laike ir energijos bei materijos srautų nebuvimas jame – su išorinių sąlygų pastovumu. Fazių balansas- termodinaminės sistemos, susidedančios iš dviejų ar daugiau fazių, pusiausvyros būsena.

Sistemos pusiausvyros sąlygų matematiniam aprašymui yra fazės taisyklė davė Gibbsas. Jis susieja fazių (F) ir komponentų (K) skaičių pusiausvyros sistemoje su sistemos dispersija, ty termodinaminių laisvės laipsnių skaičiumi (C).

Sistemos termodinaminių laisvės laipsnių (dispersijos) skaičius yra nepriklausomų kintamųjų, tiek vidinių (cheminė fazių sudėtis), tiek išorinių (temperatūra), skaičius, kuriam galima suteikti įvairias savavališkas (tam tikru intervalu) reikšmes. kad neatsirastų naujų fazių ir neišnyktų senos .

Gibbso fazės taisyklės lygtis:

C \u003d K - F + 1.

Pagal šią taisyklę dviejų komponentų sistemoje (K = 2) galimi šie laisvės laipsniai:

Vienfazei būsenai (F = 1) C = 2, t.y., galite keisti temperatūrą ir koncentraciją;

Dviejų fazių būsenai (F = 2) C = 1, t. y. galite pakeisti tik vieną išorinį parametrą (pavyzdžiui, temperatūrą);

Trifazėje būsenoje laisvės laipsnių skaičius lygus nuliui, t.y., neįmanoma pakeisti temperatūros nepažeidžiant pusiausvyros sistemoje (sistema yra nekintama).

Pavyzdžiui, gryno metalo (K = 1) kristalizacijos metu, kai yra dvi fazės (F = 2), laisvės laipsnių skaičius yra lygus nuliui. Tai reiškia, kad kristalizacijos temperatūra negali būti keičiama tol, kol procesas nesibaigia ir lieka viena fazė – kietas kristalas. Pasibaigus kristalizacijai (F = 1), laisvės laipsnių skaičius yra 1, todėl galite keisti temperatūrą, t.y. vėsinti kietą medžiagą nepažeidžiant pusiausvyros.

Sistemų elgsena priklausomai nuo temperatūros ir koncentracijos aprašoma būsenos diagrama. Vandens būsenos diagrama yra sistema su vienu H 2 O komponentu, todėl didžiausias fazių, kurios vienu metu gali būti pusiausvyroje, skaičius yra trys (10 pav.). Šios trys fazės yra skystis, ledas, garas. Laisvės laipsnių skaičius šiuo atveju lygus nuliui, t.y. neįmanoma pakeisti nei slėgio, nei temperatūros, kad nei viena iš fazių neišnyktų. Paprastas ledas, skystas vanduo ir vandens garai gali egzistuoti pusiausvyroje vienu metu tik esant 0,61 kPa slėgiui ir 0,0075°C temperatūrai. Taškas, kuriame egzistuoja trys fazės, vadinamas trigubu tašku ( O).

Kreivė OS atskiria garų ir skysčio sritis ir parodo sočiųjų vandens garų slėgio priklausomybę nuo temperatūros. OC kreivė rodo tas tarpusavyje susijusias temperatūros ir slėgio vertes, kurioms esant skystas vanduo ir vandens garai yra pusiausvyroje, todėl ji vadinama skysčio ir garų pusiausvyros kreive arba virimo kreive.

10 pav. Vandens būsenos diagrama

Kreivė OV atskiria skystą sritį nuo ledo srities. Tai kieto ir skysčio pusiausvyros kreivė ir vadinama lydymosi kreive. Ši kreivė rodo tas tarpusavyje susijusias temperatūrų ir slėgio poras, kurioms esant ledas ir skystas vanduo yra pusiausvyroje.

Kreivė OA vadinama sublimacijos kreive ir parodo tarpusavyje susijusias slėgio ir temperatūros verčių poras, kuriose ledas ir vandens garai yra pusiausvyroje.

Būsenos diagrama yra vizualus būdas pavaizduoti įvairių fazių egzistavimo sritis, priklausomai nuo išorinių sąlygų, tokių kaip slėgis ir temperatūra. Būsenos diagramos aktyviai naudojamos medžiagų moksle įvairiuose technologiniuose gaminio gavimo etapuose.

Skystis nuo kieto kristalinio kūno skiriasi mažomis klampos vertėmis (vidine molekulių trintis) ir didelėmis takumo vertėmis (klampumo atvirkštine verte). Skystis susideda iš daugelio molekulių agregatų, kuriuose dalelės yra išsidėsčiusios tam tikra tvarka, panašiai kaip kristaluose. Gamta struktūriniai padaliniai o tarpdalelių sąveika lemia skysčio savybes. Yra skysčių: monoatominiai (suskystintos tauriosios dujos), molekuliniai (vanduo), joniniai (išlydytos druskos), metaliniai (išlydyti metalai), skystieji puslaidininkiai. Daugeliu atvejų skystis yra ne tik agregacijos būsena, bet ir termodinaminė (skysčio) fazė.

Skystos medžiagos dažniausiai yra tirpalai. Sprendimas vienalytė, bet ne chemiškai gryna medžiaga, susideda iš tirpios medžiagos ir tirpiklio (tirpiklio pavyzdžiai yra vanduo arba organiniai tirpikliai: dichloretanas, alkoholis, anglies tetrachloridas ir kt.), todėl yra medžiagų mišinys. Pavyzdys yra alkoholio tirpalas vandenyje. Tačiau tirpalai taip pat yra dujinių (pavyzdžiui, oro) arba kietų (metalo lydinių) medžiagų mišiniai.

Aušinant esant mažam kristalizacijos centrų susidarymo greičiui ir stipriai padidėjus klampumui, gali susidaryti stiklinė būsena. Stiklai yra izotropinės kietos medžiagos, gaunamos peršaldant išsilydžiusius neorganinius ir organinius junginius.

Yra žinoma daug medžiagų, kurių perėjimas iš kristalinės būsenos į izotropinį skystį vyksta per tarpinę skystųjų kristalų būseną. Jis būdingas medžiagoms, kurių molekulės yra ilgų, asimetrinės struktūros strypų (stypelių) pavidalo. Tokie fazių perėjimai, lydimi šiluminio poveikio, sukelia staigų mechaninių, optinių, dielektrinių ir kitų savybių pasikeitimą.

skystieji kristalai, kaip ir skystis, gali būti pailgo lašo arba indo formos, turi didelį sklandumą ir gali susilieti. Jie plačiai naudojami įvairiose mokslo ir technologijų srityse. Jų optinės savybės labai priklauso nuo nedidelių išorinių sąlygų pokyčių. Ši funkcija naudojama elektrooptiniuose įrenginiuose. Visų pirma, skystieji kristalai naudojami gaminant elektroninius laikrodžius, vaizdo įrangą ir kt.

Tarp pagrindinių agregavimo būsenų yra plazma- iš dalies arba visiškai jonizuotos dujos. Pagal formavimo būdą išskiriami du plazmos tipai: šiluminė, kuri susidaro įkaitinus dujas iki aukštų temperatūrų, ir dujinė, kuri susidaro vykstant elektros iškrovoms dujinėje terpėje.

Plazmos cheminiai procesai užėmė tvirtą vietą daugelyje technologijų šakų. Jie naudojami ugniai atsparių metalų pjovimui ir virinimui, įvairių medžiagų sintezei, plačiai naudojami plazminiai šviesos šaltiniai, perspektyvus plazmos panaudojimas termobranduolinėse elektrinėse ir kt.