Газоподібне, рідке і тверде стану речовини

Підручник для 6 класу
ФІЗИКА

Тяжіння і відштовхування частинок визначають їх взаємне розташування в речовині. А від розташування частинок істотно залежать властивості речовин. Так, дивлячись на прозорий дуже твердий алмаз (діамант) (рис. 111, а) і на м'який чорний графіт (рис. 111, б) (з нього виготовляють стрижні олівців), ми не здогадуємося, що обидві речовини складаються з абсолютно однакових атомів вуглецю. Просто в графіті ці атоми розташовані інакше, ніж в алмазі.

Мал. 111

Зауважимо, що на малюнках зображені не самі атоми, а їх моделі - кульки і в дійсності ніяких сполучних стрижнів або зволікань між ними немає. Це - умовне зображення розташування атомів в речовині.

Взаємодія частинок речовини призводить до того, що воно може перебувати в трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному. Наприклад, лід, вода, пар (рис. 112). У трьох станах може перебувати будь-яка речовина, але для цього потрібні певні умови: тиск, температура. Наприклад, кисень в повітрі - газ, але при охолодженні нижче -193 ° С він перетворюється в рідину, а при температурі -219 ° С кисень - тверда речовина. Залізо при нормальному тиску і кімнатній температурі знаходиться в твердому стані. При температурі вище тисячі п'ятсот тридцять дев'ять ° С залізо стає рідким, а при температурі вище 3050 ° С - газоподібним. Рідка ртуть, яка використовується в медичних термометрах, при охолодженні до температури нижче -39 ° С стає твердою. При температурі вище 357 ° С ртуть перетворюється в пар (газ).

Мал. 112

Перетворюючи металеве срібло в газ, його напилюють на скло і отримують «дзеркальні» окуляри.

Якими властивостями володіють речовини в різних станах?

Почнемо з газів, в яких поведінка молекул (рис. 113) нагадує рух бджіл у рої. Однак бджоли в рої самостійно змінюють напрямок руху і практично не стикаються один з одним. У той же час для молекул в газі такі зіткнення не тільки неминучі, але відбуваються практично безперервно. В результаті зіткнень напрямки і значення швидкості руху молекул змінюються.

Мал. 113

Результатом такого руху і відсутність взаємодії частинок при русі є те, що газ не зберігає ні обсягу, ні форми, а займає весь наданий йому об'єм. Кожен з вас вважатиме сущою нісенітницею твердження: «Повітря займає половину обсягу кімнати» і «Я накачав повітря в дві третини обсягу гумового кульки». Повітря, як і будь-який газ, займає весь об'єм кімнати і весь обсяг кульки.

А які властивості мають рідини? Проведемо досвід.

Мал. 114

Переллємо воду з мензурки 1 в мензурку 2. Форма рідини змінилася, але обсяг води залишився тим же (рис. 114). Молекули НЕ розлетілися по всьому об'єму, як це було б у випадку з газом. Значить, взаємне притягання молекул рідини існує, але воно не утримує жорстко сусідні молекули. Вони коливаються і перескакують з одного місця в інше (рис. 115), чим і пояснюється плинність рідин.

Ріс.115

Найбільш сильним є взаємодія частинок в твердому тілі. Воно не дає можливості частинкам розійтися. Частинки лише здійснюють хаотичні коливальні рухи біля певних положень (рис. 116). Тому тверді тіла зберігають і обсяг, і форму. Гумовий м'яч буде зберігати форму кулі і обсяг, куди б його не помістили: в банку, на стіл і т. Д.

Мал. 116

Подумайте і дайте відповідь

1. Якими основними властивостями володіє газ?
2. Чому рідина не зберігає форму?
3. Чим відрізняється твердий стан речовини від рідкого і газоподібного?
4. Чи відрізняються молекули води від молекул льоду?
5. Які з перерахованих речовин в звичайних умовах (при кімнатній температурі і нормальному тиску) перебувають в газоподібному стані, а які - в рідкому або твердому: олово, бензин, кисень, залізо, ртуть, повітря, скло, пластмаса?
6. Чи може ртуть перебувати в твердому стані, а повітря - в рідкому? При яких умовах?

Домашнє завдання

1. У пластмасову пляшку (0,5 л) налийте доверху воду і закрийте герметично кришкою. Спробуйте стиснути в пляшці воду. Потім вилийте воду і знову закрийте пляшку. Тепер стисніть в ній повітря. На підставі результатів досвіду висловіть гіпотезу про будову газів і рідин.
2. Завдання-конкурс: складіть таблицю, в якій порівняйте характер руху, взаємодії частинок, а також властивості речовини в газоподібному, твердому і рідкому станах. Переможцем конкурсу буде той, чия таблиця містить найбільш повну та правильну інформацію.

Повторимо головне у вивченому

• Всі речовини складаються з окремих частинок (атомів, молекул), між якими є відстані.
• Частинки речовин безперервно і хаотично рухаються.
• Швидкість руху частинок тим більше, чим вище температура тіла.
• Дифузією називається явище взаємного проникнення речовин один в одного. Особливо швидко дифузія протікає в газах, повільніше - в рідинах, дуже повільно - в твердих тілах. При збільшенні температури дифузія йде швидше.
• На відстанях, більших, ніж розміри самих частинок, переважає тяжіння частинок. На відстанях, менших розмірів самих частинок, - відштовхування. Тяжіння частинок дуже швидко слабшає при їх видаленні друг від друга.
• Зміна розмірів тіла при його нагріванні називається тепловим розширенням.
• Теплове розширення різних твердих і рідких речовин по-різному, а всіх газів - однаково.