Различия в молекулярном строении
твердых тел, жидкостей и газов
«Свойства тел не случайны,
они зависят от свойств с
оставляющих их корпускул»
М.В. Ломоносов
Сегодня
мы продолжим разговор об агрегатных состояниях вещества. Речь идет о трёх
агрегатных состояниях вещества – это твердое состояние, жидкое, и газообразное. Мы
выяснили, что твердые тела сохраняют и объём, и форму. Жидкости
легко меняют форму, но при этом сохраняют объём. Газы
не имеют собственной формы и занимают весь предоставленный им объём. Например,
вода на планете Земля встречается во всех трех состояниях. При этом и лёд, и
вода, и водяной пар состоят из абсолютно одинаковых молекул. Изменение
агрегатного состояния не влечет за собой изменение самих молекул.
Агрегатные состояния характеризуются
расположением молекул, движением молекул и взаимодействием молекул.
Твёрдые тела сохраняют
свою форму и объём. Поэтому, молекулы в твердых телах расположены в
строгом порядке и жестко связаны друг с другом. Из-за значительного
взаимного притяжения и отталкивания, взаимное расположение молекул твердого
тела достаточно сложно изменить. Тем не менее, беспорядочное движение все равно
присутствует в твердых телах. Молекулы в твердых телах совершают небольшие
колебания, т.е. молекулы двигаются из стороны в сторону, но тут же
встречают отталкивание со стороны соседних молекул и возвращаются на свои
места.
В жидкостях нет
никакого определенного порядка расположения. Тем не менее, молекулы жидкости находятся очень
близко (практически вплотную) друг к другу, поэтому, жидкости
практически несжимаемы. Молекулы жидкости так же, как и молекулы твердых
тел, колеблются. Но, помимо этого, они могут совершать перескоки,
меняться местами, что, легко может привести к изменению формы. Именно этим
и объясняется текучесть жидкостей.
В газах молекулы
находятся друг от друга на расстояниях во много раз превышающих размеры самих
молекул. Поэтому,
взаимное притяжение и взаимное отталкивание между молекулами газов очень
незначительны. Это и приводит к тому, что газы не имеют формы и
достаточно легко сжимаются. Поскольку молекулы практически не испытывают ни
притяжения, ни отталкивания, они могут перемещаться с очень большими скоростями
(по несколько сотен километров в час). Таким образом, в газах нет
никакого порядка в расположении молекул.
Для наглядности можно провести некоторые
аналогии.
В твердых телах молекулы расположены в соответствии со
строгим порядком и только колеблются. Это можно сравнить с тем, как ученики
сидят на уроке. Ученики расположены в строгом порядке относительно друг друга
(то есть сидят на определенных местах по рядам). При этом сидя на своём месте,
ученик может совершать некоторые движения.
Аналогией жидкости может послужить метро в час-пик. Люди
находятся очень близко друг к другу, но, тем не менее, каждый человек может
переместиться из одного места в другое (точно так же, как молекула жидкости
может перескочить из одного положения равновесия в другое).
Движение газа можно сравнить с движением футболистов.
Они бегают по всему футбольному полю с большими скоростями и находятся на
большом расстоянии друг от друга.
Известно, если нагревать лед, то он со
временем, превратится в воду. Если продолжить нагревать воду, то она закипит и
превратится в водяной пар. При каждом изменении агрегатного состояния
будет изменяться характер движения и взаимодействия молекул.
Рассмотрим данные процессы.
Во льду молекулы жестко связаны и только колеблются. Когда лед понемногу
начинает плавиться, происходит нарушение порядка. Некоторые молекулы уже способны
перескакивать со своих мест на другие. В конце концов, порядок совсем
нарушится, и молекулы то и дело будут перескакивать с места на место, но все
еще находится вплотную друг к другу. По мере нагревания воды, скорости молекул
будут увеличиваться. Некоторые молекулы наберут такую скорость, что смогут
оторваться от поверхности воды, таким образом покинув её. Такие молекулы уже
будут находиться в газообразном состоянии. В итоге, вся вода выкипит,
превратившись в пар. Молекулы теперь уже будут двигаться совершенно
беспорядочно, очень слабо взаимодействуя друг с другом.
Данный процесс можно сравнить со школьным
процессом.
Ученики стоят на линейке. Все ученики стоят в определенном порядке,
но никуда не перемещаются (это напоминает поведение молекул льда).
Когда линейка заканчивается, ученики начинают расходится. Происходит нарушение
порядка, и ученики уже не стоят ровными рядами, а образуют толпу, в которой они
могут меняться местами (это уже похоже на поведение молекул жидкости).
Далее ученики выбегают в коридор или на улицу, уже находясь на существенном
расстоянии друг от друга, и перестают толкаться (то есть, не взаимодействуете с
другими, а двигаетесь сами по себе). Это напоминает поведение молекул
газа.
Комментариев нет:
Отправить комментарий