Молекулярное строение веществ
Почему же твердые тела, жидкости и газы настолько по-разному себя ведут? Оказывается, все дело в их молекулярном строении.
Жидкости
Молекулы жидкостей характеризуются большей свободой движения. В отличие от строго упорядоченных молекул твердых тел, молекулы жидкостей расположены достаточно хаотично по отношению друг к другу. Переливать жидкости из одной емкости в другую можно лишь потому, что молекулы легко смещаются относительно друг друга.
Твердые тела
Молекулы твердого тела находятся очень близко и в строгом порядке по отношению друг к другу. Они не могут перемещаться, а только совершают незначительные колебательные движения. Силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами очень велики, именно поэтому изменить объем и форму твердого тела так сложно.
Газы
В газах молекулы находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, которое в среднем в 10—20 раз превышает размеры самих молекул. Из-за такого удаления силы притяжения и отталкивания между молекулами газа ослабевают настолько, что эти маленькие частицы могут свободно перемещаться по всему предоставленному объему. Именно поэтому газы и не могут сохранять ни форму, ни объем.
Как температура влияет на изменение состояния вещества?
Проведя огромное количество экспериментов, ученым удалось доказать, что в разных состояниях вещества обладают разными свойствами. Химики исследовали свойства твердых тел, жидкостей и газов и пришли к выводу о том, что различные изменения, происходящие в окружающем нас мире, связаны с повышением или понижением температуры. Именно температура оказывает основное влияние на изменение состояния вещества.
Например, лед при повышении температуры начинает таять, т.е. принимает совсем другую форму и становится жидкостью. Помнишь, мы говорили о ртути? При понижении температуры это вещество из жидкости превращается в твердое тело.
Наглядные пример
Каким образом вещества переходят из одного состояния в другое? Самый подходящий и знакомый тебе пример — таяние мороженого. Тебе наверняка не раз приходилось наблюдать этот эффект, а сейчас ты узнаешь, почему же вне холодильника твердое мороженое тает, постепенно превращаясь в жидкость.
Оказывается, все дело в изменении молекулярного строения лакомства. Мороженое из морозильной камеры представляет собой твердое тело, в кристаллической решетке которого все молекулы находятся в строго упорядоченном состоянии. Они не перемещаются, а всего лишь совершают незначительные колебательные движения друг относительно друга. Однако при повышении температуры молекулы начинают двигаться значительно быстрее. Более того, нарушается их стройный порядок, и движение молекул становится хаотичным. Именно в этот момент и происходит таяние мороженого, т.е. из твердого состояния оно переходит в жидкое.
Плавление и замерзание
Твердое вещество может превратиться в жидкость. Этот процесс называется плавление, или таяние, а температура, при которой это происходит, считается температурой плавления (таяния). Почему вещество начинает плавиться? При повышении температуры молекулы начинают двигаться быстрее и чаще ударяться друг о друга. Их энергия постепенно увеличивается, поэтому они в состоянии изменить структуру вещества и превратить его в жидкость.
Когда вещество из жидкого состояния превращается в твердое, этот процесс называется замерзание или затвердевание.
ЗАПОМНИ! Температура плавления (таяния) льда — 0°С.
Кипение и конденсация
Можно даже и не сомневаться, что ты не раз видел, как кипит вода в чайнике или кастрюле, при этом над кастрюлей или носиком чайника образуется облако пара. Этот процесс называется кипением или испарением, т.е. превращением жидкости в газ или пар.
При определенной температуре — температуре кипения — энергия молекул увеличивается настолько, что вещество из жидкого состояния переходит в газообразное.
Обратный процесс перехода газа в жидкое состояние называется конденсацией.
ЗАПОМНИ! Температура кипения воды — 100°С.
Стандартное состояние
Что такое стандартное состояние? Ученые используют этот термин для описания состояния элемента или вещества при комнатной температуре (25°С) и давлении в одну атмосферу. Большинство элементов в стандартном состоянии находится в твердом виде, например золото, серебро, железо и многие другие. Некоторые (кислород, азот, фтор, водород) при обычных температурах являются газами. Однако есть два элемента, которые в стандартном состоянии — жидкости. Это бром и ртуть.