Агрегатные состояния вещества

В зависимости от условий одно и то же вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Наглядным примером этому служит лед, вода и водяной пар. Эти состояния называют агрегатными состояниями.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое Широко используют на практике. В металлургии, например, плавят металлы, чтобы получить из них сплавы: чугун, сталь, бронзу, латунь и др. Пар, полученный из воды при ее нагревании, используют на электростанциях в паровых турбинах и для многих других технических целей. Сжиженными газами пользуются в холодильных установках.

В широких масштабах изменение агрегатных состояний происходит в природе. С поверхности океанов, морей, озер и рек испаряется вода, а при охлаждении водяного пара образуются облака, роса, туман или снег. Во многих местах Земли зимой замерзают реки и озера, а весной снег и лед тает.

Для понимания всех указанных выше процессов и для того, чтобы уметь управлять многими из них, мы должны знать, когда, при каких условиях вещество находится в том или ином агрегатном состоянии, каковы свойства каждого из этих состояний и что нужно для превращения вещества из одного агрегатного состояния в другое.

Мы уже знаем, что молекулы одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии одни и те же, они ничем не отличаются друг от друга. То или иное агрегатное состояние вещества определяется расположением и характером взаимодействия молекул.

В газах при атмосферном давлении расстояния между молекулами много больше размера самих молекул, поэтому притяжение молекул газа мало. Средняя кинетическая энергия молекул газа вполне достаточна, чтобы совершить работу по преодолению сил молекулярного притяжения. Поэтому, если газу не мешают стенки сосуда, его молекулы разлетаются.

В жидкостях и твердых телах, плотность которых во много раз больше плотности газа, молекулы расположены ближе друг к другу. Средняя кинетическая энергия их уже недостаточна для того, чтобы совершить работу по преодолению сил молекулярного притяжения. Поэтому молекулы в жидкостях и, особенно в твердых телах не могут далеко удаляться друг от друга.

Твердыми телами в физике называют тела, которые имеют кристаллическое строение. В них в отличие от жидкостей и газов частицы расположены упорядоченно. Чтобы перевести их из упорядоченного расположения в беспорядочное, нужно совершить работу по преодолению сил молекулярного притяжения. При этом изменяется внутренняя энергия вещества. При переходе вещества из твердого состояния в жидкое, а затем в газообразное внутренняя энергия тела увеличивается, даже если температура тела не изменяется. При обратном же переходе вещества из газообразного состояния в жидкое, а из жидкого в твердое выделяется определенное количество энергии, вследствие чего внутренняя энергия тела уменьшается.

Вопросы. 1. В каких трех агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество? 2. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? 3. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? 4. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел? 5. Как изменяется внутренняя энергия тела при переходе вещества из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное?