4. Тіла та речовини

Будь-які предмети навколо нас називають фізичними тілами, а матеріал, із якого вони складаються,— речовиною. Фізичне тіло може складатися з однієї чи кількох речовин. Наприклад, ложки, виделки — фізичні тіла, виготовлені здебільшого зі сталі. Столові прибори можуть бути також зроблені з порцеляни або срібла. Ніж, як правило, роблять не з однієї речовини, а з двох: лезо — зі сталі, руків'я — з дерева. А от для виробництва такого фізичного тіла, як мобільний телефон, використовують десятки різних речовин.   У давнину людина для виготовлення необхідних предметів шукала придатні речовини в природі: для наконечника стріли — твердий камінець, для теплого одягу — еластичні шкури з хутром тощо.   Штучно створені речовини з'явилися пізніше. Сьогодні переважна більшість речовин, із якими ми маємо справу щодня, штучного походження. Усі вони створені людиною з конкретною метою — для виготовлення фізичних тіл того чи іншого призначення. Як приклад штучно створених речовин насамперед слід назвати пластики. Кожний вид пластику створено для забезпечення якнайкращих властивостей того чи іншого фізичного тіла. Так, пластик для такого фізичного тіла, як бампер автомобіля, насамперед має бути міцним. Пластик, призначений для судків, у яких зберігають продукти в холодильнику, повинен не виділяти отруйних речовин. Пластик, що його застосовують для виготовлення окулярів і лінз, має бути прозорим. Безліч інших прикладів ви, певно, можете назвати й самі.

5. Агрегатні стани речовин та їхня зміна

Як відомо, багато речовин у природі можуть знаходитися в трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному.

Сильніше всього проявляється взаємодія частинок речовини в твердому стані. Відстань між молекулами приблизно дорівнює їх власним розмірами. Це призводить до досить сильному взаємодії, що практично позбавляє частки можливості рухатися: вони коливаються близько деякого положення рівноваги. Вони зберігають форму і об'єм.

Властивості рідин також пояснюються їх будовою. Частинки речовини в рідинах взаємодіють менш інтенсивно, ніж у твердих тілах, і тому можуть стрибками змінювати своє місце розташування - рідини не зберігають свою форму - вони текучі.

Газ є збори молекул, безладно рухаються по всіх напрямках незалежно один від одного. Гази не мають власної форми, займають весь наданий їм об'єм і легко стискуються.

Існує ще один стан речовини - плазма.

Метою даної роботи є - розглянути існуючі агрегатні стани речовини, виявити всі їхні переваги і недоліки.

Для цього необхідно виконати і розглянути наступні агрегатні сотояния:

1. газ

2. рідини

3. тверді речовини

4. плазма

1. Агрегатний стан речовини - газ

Гази (французьке gaz; назву запропоновано голланскім вченим Я. Б. Гельмонтом), агрегатний стан речовини, в якому його частки не пов'язані або дуже слабко пов'язані силами взаємодії і рухаються вільно, заповнюючи весь наданий їм об'єм. Речовина в газоподібному стані широко поширене в природі. Гази утворюють атмосферу Землі, в значних кількостях містяться в твердих породах земних, розчинені у воді океанів, морів і річок. Сонце, зірки, хмари міжзоряного речовини складаються з газів - нейтральних або іонізованних (плазми). Зустрічаються в природних умовах гази являють собою, як правило, суміші хімічно індивідуальних газів.

Мають ряд характерних властивостей. Вони повністю заповнюють посудину, в якому знаходяться, і приймають його форму. На відміну від твердих тіл і рідин, об'єм газів істотно залежить від тиску й температури. Коефіцієнт об'ємного розширення газів у звичайних умовах (0-100 ° С) на два порядки вище, ніж у рідин, і становить у середньому 0,003663 град ^-1.

Будь-яка речовина можна перевести в газоподібний стан належним добором тиску і температури. Тому можливу область існування газоподібного стану графічно зручно зобразити у змінних: тиск - р, температура - Т. При температурах нижче критичної Т _до ця область обмежена кривими сублімації (сублімації) / пароутворення. Це означає, що при будь-якому тиску нижче критичного р _до існує температура Т, обумовлена ​​кривої сублімації або пароутворення, вище якої речовина стає газоподібним. Газ в цих станах зазвичай називають пором речовини.

При температурах нижче Т _к можна сконденсувати гази - перевести його в інший агрегатний стан (тверде або рідке). При цьому фазове перетворення газу в рідину або тверде тіло відбувається стрибкоподібно: дуже мале зміна тиску призводить до кінцевого зміни ряду властивостей речовини (наприклад, щільності, ентальпії, теплоємності та ін.) Процеси конденсації газів, особливо скраплення газів, мають важливе технічне значення.

У зв'язку з тим, що область газового стану дуже обширна, властивості газів при зміні температури і тиску можуть змінюватися в широких межах. Так, в нормальних умовах (при 0 ° С і атмосферному тиску) щільність газів приблизно в 1000 разів менше щільності того ж речовини в твердому або рідкому стані. При кімнатній температурі, але тиску, в 10 ¹⁷ разів меншим атмосферного (межа, досягнутий сучасної вакуумної технікою), щільність газів становить близько 10 ^-20 г / см ^3. У космічних умовах щільність газів може бути ще на 10 порядків менше (~ 10 ^{- 30} / см ^3).

З іншого боку, при високих тисках речовина, яка при надкритичних температурах можна вважати газом, володіє величезною щільністю (наприклад, в центрі деяких зірок ~ 10 ⁹ г / см ^3). Залежно від умов в широких межах змінюються й інші властивості газів - теплопровідність , в'язкість і т. д.

Молекулярно-кінетична теорія газів. Молекулярно-кінетична теорія розглядає гази як сукупність слабо взаємодіючих частинок (молекул або атомів), що знаходяться в безперервному хаотичному (тепловому) русі. На основі цих простих уявлень кінетичної теорії вдається пояснити основні фізичні властивості газів, особливо повно - властивості розріджених газів.

У досить розріджених газів середні відстані між молекулами виявляються значно більше радіуса дії міжмолекулярних сил. Так, наприклад, при нормальних умовах в 1см ³ газу знаходиться ^{19 жовтня} молекул і середня відстань між ними складає ~ 10 ^-6 см.