V prírode sa látky nachádzajú v troch skupenstvách: v pevnom, kvapalnom a plynnom. Voda môže byť napríklad v pevnom (ľad), kvapalnom (voda) a plynnom (vodná para). V teplomere, ktorý poznáte, je ortuť kvapalina. Nad povrchom ortuti sú jej pary a pri teplote -39 C sa ortuť mení na pevnú látku.

V rôznych skupenstvách majú látky rôzne vlastnosti. Väčšina telies okolo nás sa skladá z pevných látok. Sú to domy, autá, náradie atď. Tvar pevnej karosérie sa dá zmeniť, ale vyžaduje si to úsilie. Napríklad ohýbanie nechtu vyžaduje veľa úsilia.

Za normálnych podmienok je ťažké stlačiť alebo natiahnuť pevnú látku.

Na podávanie tuhým látkam požadovaný tvar a objem v továrňach a továrňach sú spracovávané na špeciálnych strojoch: sústruženie, hobľovanie, brúsenie.

Pevná látka má svoj vlastný tvar a objem.

Na rozdiel od pevných látok kvapaliny ľahko menia svoj tvar. Majú podobu plavidla, v ktorom sa nachádzajú.

Napríklad mliečna náplň do fľaše má tvar fľaše. Naliata do pohára má podobu pohára (obr. 13). Ale pri zmene tvaru si kvapalina zachováva svoj objem.

Za normálnych podmienok majú len malé kvapôčky kvapaliny svoj vlastný tvar – tvar gule. Ide napríklad o dažďové kvapky alebo kvapky, do ktorých sa rúti prúd tekutiny.

Výroba predmetov z roztaveného skla je založená na vlastnosti kvapaliny ľahko meniť svoj tvar (obr. 14).

Kvapaliny ľahko menia svoj tvar, no zachovávajú si svoj objem.

Vzduch, ktorý dýchame, je plynná látka alebo plyn. Keďže väčšina plynov je bezfarebná a priehľadná, sú neviditeľné.

Prítomnosť vzduchu je cítiť tak, že stojíte pri otvorenom okne idúceho vlaku. Jeho prítomnosť v okolitom priestore je cítiť, ak sa v miestnosti vyskytne prievan a dá sa dokázať aj jednoduchými experimentmi.

Ak pohár otočíte hore dnom a pokúsite sa ho spustiť do vody, voda sa do pohára nedostane, pretože je naplnená vzduchom. Teraz spustíme lievik do vody, ktorý je spojený gumovou hadicou so sklenenou trubicou (obr. 15). Cez túto trubicu začne unikať vzduch z lievika.

Tieto a mnohé ďalšie príklady a experimenty potvrdzujú, že v okolitom priestore je vzduch.

Plyny, na rozdiel od kvapalín, ľahko menia svoj objem. Keď stlačíme tenisovú loptičku, zmeníme objem vzduchu, ktorý loptičku naplní. Plyn umiestnený v uzavretej nádobe zaberá celý svoj objem. Nemôžete naplniť polovicu fľaše plynom, ako môžete kvapalinou.

Plyny nemajú svoj vlastný tvar a konštantný objem. Majú formu nádoby a úplne vypĺňajú objem, ktorý im bol poskytnutý.

1. Aké tri stavy hmoty poznáte? 2. Vymenujte vlastnosti tuhých látok. 3. Vymenujte vlastnosti kvapalín. 4. Aké vlastnosti majú plyny?

Voda a plyn. Všetky sa líšia svojimi vlastnosťami. Špeciálne miesto v tomto zozname zaujímajú tekutiny. Na rozdiel od pevných látok nie sú molekuly v kvapalinách usporiadané usporiadaným spôsobom. Kvapalina je špeciálny stav hmoty, ktorý je medzi plynom a pevnou látkou. Látky v tejto forme môžu existovať len pri dôslednom dodržiavaní intervalov určitých teplôt. Pod týmto intervalom sa kvapalné telo zmení na pevné a nad ním na plynné. V tomto prípade hranice intervalu priamo závisia od tlaku.

Voda

Jedným z hlavných príkladov tekutého telesa je voda. Napriek tomu, že voda patrí do tejto kategórie, môže mať v závislosti od teploty formu pevnej látky alebo plynu životné prostredie... Pri prechode z kvapalného do tuhého skupenstva dochádza k stláčaniu molekúl bežnej látky. Ale voda sa správa úplne inak. Pri zamrznutí sa jeho hustota znižuje a ľad namiesto toho, aby klesol, vypláva na povrch. Voda vo svojom obvyklom, prúdiacom stave má všetky vlastnosti kvapaliny – vždy má určitý objem, nemá však konkrétny tvar.

Voda sa preto pod povrchom ľadu vždy zahrieva. Aj keď je okolitá teplota -50 ° C, potom pod ľadom bude stále asi nula. Na základnej škole však netreba zachádzať do detailov vlastností vody či iných látok. V stupni 3 môžu byť najjednoduchšie uvedené príklady kvapalných telies - a je žiaduce zahrnúť do tohto zoznamu vodu. No predsa študent Základná škola musí mať všeobecnú predstavu o vlastnostiach okolitého sveta. V tomto štádiu stačí vedieť, že voda v normálnom stave je tekutá.

Povrchové napätie je vlastnosť vody

Voda má vyšší index povrchového napätia ako iné kvapaliny. Vďaka tejto vlastnosti sa tvoria dažďové kvapky, a tým sa zachováva kolobeh vody v prírode. Inak by sa vodná para nemohla tak ľahko zmeniť na kvapky a rozliať sa na zemský povrch vo forme dažďa. Voda je skutočne príkladom tekutého tela, od ktorého priamo závisí možnosť existencie živých organizmov na našej planéte.

Povrchové napätie je spôsobené tým, že molekuly kvapaliny sa navzájom priťahujú. Každá z častíc má tendenciu obklopovať sa inými a opúšťať povrch tekutého telesa. Preto mydlové bubliny a bublinky vznikajúce pri varení vody majú tendenciu nadobudnúť tekutú formu - pri tomto objeme môže mať minimálnu hrúbku povrchu iba guľa.

Tekuté kovy

Do triedy tekutých telies však nepatria len látky známe človeku, s ktorými sa v bežnom živote stretáva. V tejto kategórii je veľa rôzne prvky periodický systém Mendelejev. Ortuť je tiež príkladom tekutého telesa. Táto látka je široko používaná pri výrobe elektrických zariadení, hutníctve, chemický priemysel.

Ortuť je tekutý, lesklý kov, ktorý sa už vyparuje izbová teplota... Je schopný rozpúšťať striebro, zlato a zinok, pričom tvorí amalgámy. Ortuť je príkladom toho, aké tekuté telesá sú klasifikované ako život ohrozujúce. Jeho výpary sú toxické a zdraviu nebezpečné. Škodlivý účinok ortuti sa spravidla prejavuje po určitom čase po kontakte s otravou.

Kov nazývaný cézium sa vzťahuje aj na kvapaliny. Už pri izbovej teplote je v polotekutej forme. Zdá sa, že cézium je zlatobiela látka. Tento kov má mierne podobnú farbu ako zlato, je však svetlejšej farby.

Kyselina sírová

Takmer všetky anorganické kyseliny sú tiež príkladom toho, čo sú tekuté telá. Napríklad, kyselina sírová, ktorá vyzerá ako ťažká olejovitá kvapalina. Nemá farbu ani vôňu. Po zahriatí sa stáva veľmi silným oxidačným činidlom. V chlade neinteraguje s kovmi, ako je železo a hliník. Táto látka vykazuje svoje vlastnosti iba v čistej forme... Zriedená kyselina sírová nevykazuje oxidačné vlastnosti.

Vlastnosti

Aké tekuté telesá existujú okrem uvedených? Ide o krv, olej, mlieko, minerálny olej, alkohol. Ich vlastnosti umožňujú týmto látkam ľahko nadobudnúť tvar nádoby. Tak ako iné kvapaliny, ani tieto látky nestrácajú svoj objem pri prelievaní z jednej nádoby do druhej. Aké ďalšie vlastnosti sú vlastné každej z látok v tomto stave? Kvapalné telesá a ich vlastnosti fyzici dobre študujú. Pozrime sa na ich hlavné charakteristiky.

Tekutosť

Jeden z hlavné charakteristiky každé telo v tejto kategórii je tekuté. Tento termín označuje schopnosť tela prijímať iný tvar, aj keď nemá relatívne slabý vonkajší vplyv. Vďaka tejto vlastnosti je možné každú kvapalinu naliať tryskami, rozprašovať kvapkami na okolitý povrch. Ak by telá tejto kategórie nemali tekutosť, bolo by nemožné naliať vodu z fľaše do pohára.

Okrem toho sa táto vlastnosť prejavuje v rôznych látkach v rôznej miere. Napríklad med v porovnaní s vodou mení tvar veľmi pomaly. Táto vlastnosť sa nazýva viskozita. Táto vlastnosť závisí od vnútorná štruktúra tekuté telo. Napríklad molekuly medu sú skôr vetvy stromu, zatiaľ čo molekuly vody sú skôr guľôčky s malými hrbolčekmi. Pri pohybe kvapaliny sa zdá, že častice medu sa k sebe „lepia“ – tento proces jej dáva vyššiu viskozitu ako iné druhy tekutín.

Uložiť tvar

Treba tiež pripomenúť, že bez ohľadu na to, o akom príklade tekutých telies hovoríme, menia iba svoj tvar, ale nemenia svoj objem. Ak nalejete vodu do kadičky a prelejete ju do inej nádoby, daná charakteristika sa nezmení, hoci samotné telo nadobudne podobu novej nádoby, do ktorej bolo práve naliate. Vlastnosť zachovania objemu sa vysvetľuje skutočnosťou, že medzi molekulami pôsobia sily vzájomnej príťažlivosti aj odpudzujúce sily. Je potrebné poznamenať, že je prakticky nemožné, aby sa kvapaliny stlačili vonkajším vplyvom, pretože majú vždy formu nádoby.

Kvapaliny a tuhé látky sa líšia tým, že sa tieto neposlúchajú. Pripomeňme, že toto pravidlo popisuje správanie všetkých kvapalín a plynov a spočíva v ich schopnosti prenášať tlak, ktorý na ne pôsobí vo všetkých smeroch. Treba však poznamenať, že tie kvapaliny, ktoré majú nižšiu viskozitu, to robia rýchlejšie ako viskóznejšie kvapalné telieska. Ak napríklad vyviniete tlak na vodu alebo alkohol, rozšíri sa dostatočne rýchlo.

Na rozdiel od týchto látok sa tlak na med alebo tekutý olej bude šíriť pomalšie, avšak rovnako rovnomerne. V stupni 3 môžu byť uvedené príklady kvapalných telies bez špecifikácie ich vlastností. Podrobnejšie znalosti budú študenti potrebovať na strednej škole. Ak sa však žiak pripraví doplnkový materiál, môže to prispieť k získaniu vyššieho ročníka na hodine.

Nebezpečný tovar triedy 2 zahŕňa čisté plyny, zmesi plynov, zmesi jedného alebo viacerých plynov s jednou alebo viacerými inými látkami, ako aj výrobky obsahujúce takéto látky. Látky a predmety triedy 2 sú klasifikované ako stlačený plyn; skvapalnený plyn; schladený skvapalnený plyn; rozpustený plyn; aerosólové rozprašovače a malé nádoby s plynom (plynové kartuše); iné produkty obsahujúce plyn pod tlakom; plyny, ktoré nie sú pod tlakom a podliehajú osobitným požiadavkám (vzorky plynov). Preprava nebezpečných vecí triedy 2 predstavuje nebezpečenstvo výbuchu, požiaru, udusenia, omrzlín alebo otravy.

Vzduch- prírodná zmes plynov, pozostávajúca z objemu 78% dusíka, 21% kyslíka, 0,93% argónu, 0,3% oxidu uhličitého a veľmi malé množstvo vzácne plyny, vodík, ozón, oxid uhoľnatý, amoniak, metán, oxid siričitý a iné. Hustota kvapalného vzduchu je 0,96 g / cu. cm (pri -192 ° C a normálnom tlaku). Vzduch je potrebný pre mnohé procesy: spaľovanie paliva, tavenie kovov z rúd, priemyselná výroba rôznych chemických zlúčenín. Vzduch sa tiež používa na výrobu kyslíka, dusíka a vzácnych plynov; ako chladivo, teplo a zvukotesný materiál, pracovná kvapalina v elektrických izolačných zariadeniach, pneumatikách, tryskových a striekacích zariadeniach, pneumatických strojoch atď.

Kyslík - chemický prvok s výraznými oxidačnými vlastnosťami. Kyslík sa používa hlavne v medicíne. Okrem medicíny sa kyslík používa v metalurgii a iných odvetviach a kvapalný kyslík slúži ako okysličovadlo pre raketové palivo.

Propán- bezfarebný, horľavý, výbušný plyn bez zápachu obsiahnutý v prírodných a súvisiacich ropných plynoch, v plynoch získaných z CO a H2, ako aj pri rafinácii ropy. Propán má negatívny vplyv na centrálny nervový systém, ak sa tekutý propán dostane na pokožku, je možné omrzliny.

Dusík- bezfarebný plyn bez chuti a zápachu. Dusík sa používa v mnohých priemyselných odvetviach: ako inertné médium v ​​rôznych chemických a metalurgických procesoch, na vyplnenie voľného priestoru v ortuťových teplomeroch, pri čerpaní horľavých kvapalín atď. Kvapalný dusík sa používa v rôznych chladiace jednotky... Dusík sa používa na priemyselná produkcia amoniak, ktorý sa následne spracováva na kyselinu dusičnú, hnojivá, výbušniny atď.

Chlór- jedovatý plyn žltozelenej farby. Väčšina chlóru sa spracováva v mieste jeho výroby na zlúčeniny s obsahom chlóru. Chlór sa používa aj na bielenie celulózy a textílií, na sanitárne účely a chlórovanie vody, ako aj na chlórovanie niektorých rúd za účelom extrakcie titánu, nióbu, zirkónu atď. Otrava chlórom je možná v chemikálii, celulóze a papieri, textilný, farmaceutický priemysel atď. Chlór dráždi sliznice očí a dýchacích ciest, často sa k primárnym zápalovým zmenám pripojí sekundárna infekcia. Koncentrácia chlóru vo vzduchu je 500 mg / cu. pri pätnástich minútach expozície je smrteľná. Aby sa predišlo otravám, je potrebné utesniť výrobné zariadenia, efektívne vetranie a v prípade potreby použiť plynovú masku.

Amoniak- bezfarebný plyn prenikavého charakteristického zápachu. Na výrobu sa používa amoniak dusíkaté hnojivá, výbušniny a polyméry, kyselina dusičná, sóda a iné produkty chemického priemyslu. Ako rozpúšťadlo sa používa kvapalný amoniak. V chladiacej techniky ako chladivo sa používa amoniak (717). Tiež rozšírené používanie 10% roztoku amoniaku ( amoniak) získal v medicíne. Podľa fyziologického účinku na organizmus patrí do skupiny látok s dusivým a neurotropným účinkom, ktoré sú schopné spôsobiť toxický pľúcny edém a ťažké poškodenie pri inhalačnom poškodení. nervový systém... Amoniak má lokálne aj resorpčné účinky. Pary amoniaku silne dráždia sliznice očí a dýchacieho ústrojenstva a koža spôsobujú hojné slzenie, bolesť očí, chemické poleptanie spojovky a rohovky, stratu zraku, záchvaty kašľa, začervenanie a svrbenie kože. Keď sa skvapalnený amoniak a jeho roztoky dostanú do kontaktu s pokožkou, dochádza k pocitu pálenia, chemickému popáleniu s pľuzgiermi, je možná ulcerácia. Skvapalnený čpavok navyše pri odparovaní absorbuje teplo a pri kontakte s pokožkou vznikajú omrzliny rôzneho stupňa.

Plynný stav hmoty

Polyméry sú prírodného (rastlinné a živočíšne tkanivá) a umelého (plasty, celulóza, sklolaminát atď.) pôvodu.

Rovnako ako v prípade bežných molekúl, systém makromolekúl. tvorba polyméru smeruje k najpravdepodobnejšiemu stavu - stabilnej rovnováhe zodpovedajúcej minimu voľná energia... Preto by v princípe mali mať polyméry aj štruktúru kryštálovej mriežky. Avšak kvôli objemnosti a zložitosti makromolekúl sa len v niekoľkých prípadoch podarilo získať dokonalé makromolekulové kryštály. Vo väčšine prípadov sú polyméry zložené z kryštalických a amorfných oblastí.

Kvapalný stav vyznačujúci sa tým, že potenciálna energia príťažlivosti molekúl je v absolútnej hodnote o niečo vyššia ako ich kinetická energia. Príťažlivé sily medzi molekulami v kvapaline zabezpečujú zadržiavanie molekúl v objeme kvapaliny. Molekuly v kvapaline zároveň nie sú navzájom spojené stacionárnymi stabilnými väzbami, ako v kryštáloch. Husto vypĺňajú priestor obsadený kvapalinou, preto sú kvapaliny prakticky nestlačiteľné a majú dostatok vysoká hustota... Skupiny molekúl môžu meniť svoju vzájomnú polohu, čo zabezpečuje tekutosť kvapalín. Vlastnosť tekutiny odolávať prúdeniu sa nazýva viskozita. Kvapaliny sa vyznačujú difúziou a Brownovým pohybom, ale v oveľa menšom rozsahu ako plyny.

Objem, ktorý zaberá kvapalina, je obmedzený povrchom. Keďže guľa má minimálny povrch pre daný objem, kvapalina vo voľnom stave (napríklad v nulovej gravitácii) nadobúda tvar gule.

Kvapaliny majú určitú štruktúru, ktorá je však oveľa menej výrazná ako u pevných látok. Najdôležitejšou vlastnosťou kvapalín je izotropia vlastností. Jednoduché perfektný model kvapalina ešte nebola vytvorená.

Medzi kvapalinami a kryštálmi existuje prechodný stav nazývaný tekuté kryštály. Charakteristickým znakom tekutých kryštálov z molekulárneho hľadiska je predĺžený vretenovitý tvar ich molekúl, čo vedie k anizotropii ich vlastností.

Existujú dva typy tekutých kryštálov - nematika a smektika. Smektici sa vyznačujú prítomnosťou paralelných vrstiev molekúl, ktoré sa navzájom líšia v usporiadaní štruktúry. V nematike je poriadok zabezpečený orientáciou molekúl. Anizotropia vlastností tekutých kryštálov určuje ich dôležité optické vlastnosti. Tekuté kryštály môžu byť napríklad priehľadné v jednom smere a nepriehľadné v druhom smere. Je dôležité, aby sa orientácia molekúl tekutých kryštálov a ich vrstiev dala ľahko ovládať pomocou vonkajšie vplyvy(napríklad teplota, elektrické a magnetické polia).

Plynný stav hmoty nastane, keď

kinetická energia tepelného pohybu molekúl prevyšuje potenciálnu energiu ich väzby. V tomto prípade majú molekuly tendenciu sa od seba vzďaľovať. Plyn nemá žiadnu štruktúru, zaberá celý objem, ktorý je mu poskytnutý, je ľahko stlačiteľný; v plynoch ľahko dochádza k difúzii.

Vlastnosti látok v plynnom stave vysvetľuje teória kinetických plynov. Jeho hlavné postuláty sú nasledovné:

Všetky plyny sú tvorené molekulami;

Veľkosti molekúl sú zanedbateľné v porovnaní so vzdialenosťami medzi nimi;

Molekuly sú neustále v stave chaotického (Brownovho) pohybu;

Molekuly si medzi zrážkami udržiavajú konštantnú rýchlosť pohybu; trajektórie medzi zrážkami - priamkové segmenty;

Zrážky medzi molekulami a molekulami so stenami cievy sú dokonale elastické, t.j. celková kinetická energia kolidujúcich molekúl zostáva nezmenená.

Uvažujme o zjednodušenom modeli plynu, ktorý sa riadi vyššie uvedenými postulátmi. Tento plyn sa nazýva ideálny plyn. Nech ideálny plyn obsahuje N rovnakých molekúl, z ktorých každá má hmotnosť m, je v kockovej nádobe s dĺžkou okraja l(obr. 5.14). Molekuly sa pohybujú chaoticky; priemerná rýchlosť ich pohybu<v>. Pre jednoduchosť rozdelíme všetky molekuly do troch rovnakých skupín a predpokladáme, že sa pohybujú iba v smeroch kolmých na dve protiľahlé steny nádoby (obr. 5.15).

Ryža. 5.14.

Každá z molekúl plynu sa pohybuje rýchlosťou<v> v prípade absolútne elastickej kolízie so stenou cievy zmení smer pohybu bez zmeny rýchlosti. Molekulárna hybnosť<R> = m<v> sa v tomto prípade rovná - m<v>. Zmena hybnosti pri každej zrážke je samozrejme rovnaká. Sila pôsobiaca pri tejto zrážke je F= -2m<v>/Δ t... Úplná zmena hybnosti po zrážke so stenami všetkých N/ 3molekuly sa rovnajú ... Definujme časový interval Δ t, počas ktorej dôjde k všetkým N / 3 zrážkam: D t = 2 //< v >... Potom je priemerná hodnota sily pôsobiacej na akúkoľvek stenu

Tlak R plyn na stene je definovaný ako pomer síl<F> do oblasti steny l 2:

kde V = l 3 - objem nádoby.

Tlak plynu je teda nepriamo úmerný jeho objemu (pripomeňme, že tento zákon empiricky stanovili Boyle a Marriott).

Výraz (5.4) prepíšeme ako

Tu je priemerná kinetická energia molekúl plynu. je úmerná absolútnej teplote T:

kde k Je Boltzmannova konštanta?

Dosadením (5.6) do (5.5) dostaneme

Je vhodné prejsť z počtu molekúl N na počet krtkov n plyn, spomíname na to ( N A je Avogadrove číslo) a potom

kde R = kN A - je univerzálna plynová konštanta.

Výraz (5.8) je stavová rovnica klasického ideálneho plynu pre n mólov. Táto rovnica je napísaná pre ľubovoľnú hmotnosť m plynu

kde M- molárna hmotnosť plynu, nazývaná Clapeyron-Mendelejevova rovnica (pozri (5.3)).

Reálne plyny sa tejto rovnici v obmedzenom rozsahu podriaďujú. Ide o to, že rovnice (5.8) a (5.9) neberú do úvahy medzimolekulovú interakciu v reálnych plynoch – van der Waalsove sily.

Fázové prechody... Látka v závislosti od podmienok, v ktorých sa nachádza, môže zmeniť svoj stav agregácie alebo, ako sa hovorí, prejsť z jednej fázy do druhej. Tento prechod sa nazýva fázový prechod.

Ako je uvedené vyššie, najdôležitejším faktorom určujúcim skupenstvo látky je jej teplota T charakterizujúce priemernú kinetickú energiu tepelného pohybu molekúl a tlaku R... Preto sa stavy hmoty a fázové prechody analyzujú podľa stavového diagramu, kde sú hodnoty vynesené pozdĺž osí T a R a každý bod na súradnicovej rovine určuje stav danej látky zodpovedajúci týmto parametrom. Analyzujme typický diagram (obr. 5.16). Krivky OA, AB, AK oddelené stavy hmoty. S dostatkom nízke teploty takmer všetky látky sú v pevnom kryštalickom stave.

Na diagrame sú zvýraznené dva charakteristické body: A a TO... Bod A nazývaný trojitý bod; pri vhodnej teplote ( T t) a tlak ( R r) plyn, kvapalina a tuhá látka sú v ňom súčasne v rovnováhe.

Bod TO označuje kritický stav. V tomto bode (at TČR a R cr) mizne rozdiel medzi kvapalinou a plynom, t.j. posledné uvedené majú rovnaké fyzikálne vlastnosti.

Krivka OA je sublimačná (sublimačná) krivka; pri vhodnom tlaku a teplote nastáva prechod plyn - tuhá látka (tuhá látka - plyn), pričom sa obchádza kvapalné skupenstvo.

Pod tlakom R T< R < R cr prechod z plynného do tuhého skupenstva (a naopak) môže nastať len cez kvapalnú fázu.

Krivka AK zodpovedá vyparovaniu (kondenzácii). Pri vhodnom tlaku a teplote prebieha prechod kvapalina-plyn (a naopak).

Krivka AB je krivka prechodu "kvapalina - tuhá látka" (topenie a kryštalizácia). Táto krivka nemá koniec, pretože kvapalný stav sa vždy líši od kryštalického stavu v štruktúre.

Pre ilustráciu uvádzame tvar povrchov stavov hmoty v premenných p, v, t(obr.5.17), kde V- objem látky

Písmená G, Zh, T označujú plochy povrchov, ktorých body zodpovedajú plynnému, kvapalnému alebo tuhému skupenstvu, a plochy povrchy T-G, Zh-T, T-Zh - do dvojfázových stavov. Je zrejmé, že ak premietneme čiary oddelenia medzi fázami na súradnicovú rovinu RT, dostaneme fázový diagram (pozri obr. 5.16).

Kvantová kvapalina - hélium... Pri bežných teplotách v makroskopických telesách sú kvantové efekty v dôsledku výrazného chaotického tepelného pohybu nepostrehnuteľné. S klesajúcou teplotou sa však tieto efekty môžu dostať do popredia a prejaviť sa makroskopicky. Napríklad kryštály sa vyznačujú prítomnosťou tepelných vibrácií iónov nachádzajúcich sa v miestach kryštálovej mriežky. S klesajúcou teplotou sa amplitúda kmitov zmenšuje, avšak ani pri priblížení k absolútnej nule sa kmity na rozdiel od klasických predstáv nezastavia.

Vysvetlenie tohto efektu vyplýva zo vzťahu neurčitosti. Zníženie amplitúdy vibrácií znamená zníženie oblasti lokalizácie častice, t.j. neistotu jej súradníc. V súlade so vzťahom neistoty to vedie k zvýšeniu neistoty impulzu. „Zastavenie“ častice je teda zakázané zákonmi kvantovej mechaniky.

Tento čisto kvantový efekt sa prejavuje v existencii látky, ktorá zostáva v tekutom stave aj pri teplotách blízkych absolútnej nule. Takouto „kvantovou“ kvapalinou je hélium. Energia nulového bodu stačí na zničenie kryštálová mriežka... Pri tlaku asi 2,5 MPa však kvapalné hélium stále kryštalizuje.

Plazma. Prenos významnej energie na atómy (molekuly) plynu zvonku vedie k ionizácii, teda k rozpadu atómov na ióny a voľné elektróny. Tento stav hmoty sa nazýva plazma.

K ionizácii dochádza napríklad pri silnom zahriatí plynu, čo vedie k výraznému zvýšeniu kinetickej energie atómov, pri elektrickom výboji v plyne (nárazová ionizácia nabitými časticami), kedy je plyn vystavený elektromagnetickému žiareniu ( autoionizácia). Plazma produkovaná pri ultra vysokých teplotách sa nazýva vysokoteplotná plazma.

Pretože ióny a elektróny v plazme nesú nekompenzované elektrické náboje, ich vzájomné ovplyvňovanie je výrazné. Medzi nabitými časticami plazmy nie je pár (ako v plyne), ale kolektívna interakcia. Vďaka tomu sa plazma správa ako akési elastické médium, v ktorom sa ľahko excitujú a šíria rôzne oscilácie a vlny.

Plazma aktívne interaguje s elektrickými a magnetickými poľami. Plazma je najbežnejším stavom hmoty vo vesmíre. Hviezdy sú vyrobené z vysokoteplotnej plazmy, studené hmloviny sú vyrobené z nízkoteplotnej. V ionosfére Zeme sa nachádza slabo ionizovaná nízkoteplotná plazma.

Literatúra pre kapitolu 5

1. Akhiezer A.I., Rekalo Ya.P. Elementárne častice... - M.: Nauka, 1986.

2. Azshlov A. Svet uhlíka. - M.: Chémia, 1978.

3. Bronsteinovo MP atómy a elektróny. - M.: Nauka, 1980.

4. Benilovsky VD Tieto úžasné tekuté kryštály. - M: Vzdelávanie, 1987.

5. Vlasov N. A. Antihmota. - M .: Atomizdat, 1966.

6. Christie R., Pitti A. Štruktúra hmoty: úvod do modernej fyziky. - Moskva: Nauka, 1969.

7. Kreichi V. Svet očami modernej fyziky. - M.: Mkr, 1984.

8. Nambu E. Quarki. - M.: Mir, 1984.

9. Okun LB α, β, γ,…,: elementárny úvod do fyziky elementárnych častíc. - M.: Nauka, 1985.

10. Petrov Yu I. Fyzika malých častíc. - M.: Nauka, 1982.

11. A Purmal A. P. a kol., Ako sa látky transformujú. - M.: Nauka, 1984.

12. Rosenthal IM Elementárne častice a štruktúra vesmíru. - M.: Nauka, 1984.

13. Smorodinsky Ya. A. Elementárne častice. - M .: Vedomosti, 1968.

H2O - voda, Tekutý kov - ortuť! Kvapalné skupenstvo sa zvyčajne považuje za prechod medzi pevnou látkou a plynom: plyn si nezachováva objem ani tvar, zatiaľ čo pevná látka si zachováva oboje.

Tvar tekutých telies môže byť úplne alebo čiastočne určený tým, že ich povrch sa správa ako elastická membrána. Voda sa tak môže hromadiť v kvapkách. Kvapalina je však schopná tiecť aj pod jej nehybným povrchom, a to znamená aj nezachovanie tvaru ( vnútorné časti tekuté telo).

Molekuly kvapalín nemajú presne určenú polohu, no zároveň nemajú k dispozícii úplnú voľnosť pohybu. Je medzi nimi príťažlivosť, dostatočne silná na to, aby ich udržala blízko seba.

Látka v kvapalnom stave existuje v určitom teplotnom rozsahu, pod ktorým prechádza do pevného skupenstva (kryštalizácia alebo premena na pevné amorfné skupenstvo - sklo), nad - do plynného skupenstva (dochádza k odparovaniu). Hranice tohto intervalu závisia od tlaku.

Látka v kvapalnom stave má spravidla len jednu modifikáciu. (Najdôležitejšími výnimkami sú kvantové kvapaliny a tekuté kryštály.) Preto vo väčšine prípadov kvapalina nie je len stavom agregácie, ale aj termodynamickou fázou (kvapalnou fázou).

Všetky kvapaliny sa zvyčajne delia na čisté kvapaliny a zmesi. Niektoré tekuté zmesi majú veľký význam pre život: krv, morská voda a iné Kvapaliny môžu fungovať ako rozpúšťadlá.
[upraviť]
Fyzikálne vlastnosti kvapalín
Tekutosť

Hlavnou vlastnosťou kvapalín je tekutosť. Ak sa prihlásite vonkajšia sila, potom dochádza k prúdeniu častíc kvapaliny v smere, v ktorom táto sila pôsobí: kvapalina prúdi. Pri pôsobení nevyvážených vonkajších síl teda kvapalina nezachováva tvar a vzájomnú polohu častí, a preto nadobúda tvar nádoby, v ktorej sa nachádza.

Na rozdiel od plastu pevné látky, kvapalina nemá medzu klzu: stačí použiť ľubovoľne malú vonkajšiu silu, aby kvapalina tiekla.
Zachovanie objemu

Jeden z charakteristické vlastnosti kvapalina je, že má určitý objem (za stálych vonkajších podmienok). Kvapalinu je mimoriadne ťažké mechanicky stlačiť, pretože na rozdiel od plynu je medzi molekulami veľmi málo voľného priestoru. Tlak vyvíjaný na kvapalinu uzavretú v nádobe sa prenáša bez zmeny do každého bodu objemu tejto kvapaliny (Pascalov zákon platí aj pre plyny). Táto vlastnosť spolu s veľmi nízkou stlačiteľnosťou sa využíva v hydraulických strojoch.

Kvapaliny sa zvyčajne pri zahrievaní rozťahujú (expandujú) a pri ochladzovaní sa zmršťujú (sťahujú). Existujú však výnimky, napríklad voda sa stláča pri zahrievaní, pri normálnom tlaku a teplotách od 0 °C do cca 4 °C.
Viskozita

Okrem toho sú kvapaliny (ako plyny) viskózne. Je definovaná ako schopnosť odolávať pohybu jednej z častí voči druhej – teda ako vnútorné trenie.

Keď sa susedné vrstvy kvapaliny pohybujú voči sebe navzájom, nevyhnutne dochádza ku kolíziám molekúl okrem tých, ktoré sú spôsobené tepelným pohybom. Vznikajú sily, ktoré bránia usporiadanému pohybu. V tomto prípade sa kinetická energia usporiadaného pohybu premieňa na tepelnú energiu - energiu chaotického pohybu molekúl.

Kvapalina v nádobe, uvedená do pohybu a ponechaná sama sebe, sa postupne zastaví, ale jej teplota bude stúpať.