Три состояния вещества газ вода лед

Агрегатные состояния вещества

Агрегатное состояние — это состояние вещества, которое зависит от температуры и давления. В природе вещества встречаются в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.

Вещество, находящееся при стандартных условиях в твёрдом состоянии, называется твёрдым веществом, в жидком состоянии — жидким веществом или жидкостью, в газообразном — газообразным веществом или газом.

При одинаковых условиях (температуре и давлении) различные вещества могут находиться в разных агрегатных состояниях.

Пример. В стандартных условиях:

• железо, сера, алюминий — твёрдые вещества.
• вода, бензол, ртуть — жидкости.
• кислород, аргон, углекислый газ — газы.

Переходы между агрегатными состояниями

Многие вещества при изменении условий могут переходить из одного агрегатного состояния в другое.

Пример. При температуре ниже 0 °C вода превращается в лёд, т. е. переходит из жидкого состояния в твёрдое.

Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется испарением.

При увеличении температуры вещества испарение становится интенсивнее. И, наконец, при определённой температуре испарение становится настолько интенсивным, что жидкость закипает. Такая температура называется температурой кипения вещества. Испарение и кипение — это два способа перехода жидкости в газообразное состояние.

Испарение происходит с поверхности жидкости, а при кипении жидкость переходит в газообразное состояние, как с поверхности, так и внутри неё.

Когда говорят о веществах в газообразном состоянии, иногда помимо термина газ используется и слово пар. Газ и пар очень похожи между собой. Они представляют собой разновидности газообразного состояния вещества.

Разница между газом и паром в том, что газ имеет температуру выше критической или равную ей, а пар — ниже.

Пример. Критическая температура воды равна примерно 374 °C. Вода в газообразном состоянии, которая имеет температуру ниже критической, например, 5 °C или 120 °С, будет именно паром, а не газом. А вот, например, кислород, гелий и азот – газы, так как они имеют температуру выше критической (у каждого из них критическая температура ниже -100 °C).

В быту под словом пар обычно подразумевают именно водяной пар.

Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называется кристаллизацией. Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называется плавлением.

Переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное называется возгонкой или сублимацией. Переход из газообразного состояния в твёрдое называется десублимацией.

При всех этих явлениях частицы вещества не разрушаются. Таким образом, вещество, изменяя агрегатное состояние, не превращается в другое вещество.

Одни вещества могут иметь любое из трёх агрегатных состояний, другие — нет.

Пример. Вода может находиться в твёрдом состоянии (лёд), жидком (вода) и газообразном (водяной пар). Для сахара известны только два агрегатных состояния: твёрдое и жидкое.

При нагревании сахар плавится, затем его расплав темнеет, и появляется неприятный запах. Это свидетельствует о превращении сахара в другие вещества. Значит, газообразного состояния для сахара не существует.

Взаимные переходы веществ из одного агрегатного состояния в другое в виде схемы:

Источник

Агрегатные состояния веществ

1. Основные положения, при помощи которых объясняется различие строения веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии

Дети назовите вещество которое находится в трех агрегатных состояниях. Верно это вода. Которая может находиться в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Вода это жидкое состояние, пар газообразное состояние и лёд — твёрдое состояние. Скажите а какие положения веществ отличают одно состояние от другого. Это расположение частиц, движение частиц и взаимодействие частиц.

2. Расположение частиц в твердом состоянии, жидком и газообразном

И так, рассмотрим отличие одного состояния веществ от другого. В твёрдом состоянии частицы располагаются в строгом порядке, образуя кристалл. Частицы не имеют строгого положения в жидком состоянии. В газообразном состоянии нет строгого порядка.

3. Движение частиц в твердом, жидком и газообразном состоянии

Частицы в твердых телах совершают колебательное движение. Подобно маятнику часов. В жидкостях молекулы совершают бестолковое движение. В газообразном состоянии частицы движутся хаотично, беспорядочно, с очень большой скоростью. Она равна скорости пули из ружья. Примеры: при 20 градусах по Цельсию скорость молекулы водорода — 2000 м/с, а кислорода 1600 м/с, азота 600 м/с.

4. Взаимодействие частиц в твердом, жидком и газообразном состоянии

В твёрдом состоянии частицы взаимодействуют очень сильно между собой. Так как между частицами промежутки меньше размера одной частицы. В жидком состоянии взаимодействие слабее. Между частицами промежутки увеличиваются и равны размеру одной частицы. В газообразном состоянии взаимодействие частиц самое слабое. В промежутках между частицами можно поместить до десяти таких частиц.

5. Форма и объем которую принимают вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии

Но кроме трёх положений агрегатные состояния характеризуются объемом и формой. В твёрдом состоянии форма неизменная. Жидкость принимает форму сосуда. И газы принимают форму сосуда. Объём твердых тел неизменный. Для изменения объема твердого тела, необходимо приложить огромные усилия. Объем жидкости изменить нельзя. Пример: возьмем свинцовый шар и заполнили его водой. Запаяли шар. Стали ударять молотом по нему, пытаясь уменьшить объем. Шар лопнул. Вода вылилась. Возникают силы отталкивания. Которые не дают возможности уменьшить объем. А в газах занимает наибольший, предоставленный объем. Примеры: возьмем медные опилки и поместим в мензурку большого объема. Нальем азотной кислоты. Закроем мензурку наполовину. Образуется бурый дым, который заполняет половину мензурки. Передвинем крышку вверх, до полного объема. Бурый дым заполняет все пространство. Это доказывает, что газы занимают наибольший предоставленный объем.

Источник

Три состояния воды: жидкость, лед и газ

Вода повсюду. Это самое распространенное в природе вещество. Большая часть поверхности планеты занята морями и океанами, когда-то, согласно исследованиям ученых, из нее вышли на сушу все наземные существа.

Вода – удивительная субстанция, не имеющая аналогов в природе. Это вещество, которое умеет изменяться радикально под влиянием температуры окружающей среды.

Три состояния воды – лед, жидкость, газ – называются агрегатными. Они на первый взгляд так разнятся, и можно подумать, что это различные материалы. Однако выпавший с утра снег, проходящий дождь и облака над головами – виды одного и того же вещества, но с разными физическими свойствами, и качественно отличающиеся друг от друга.

Круговорот — возможность, данная природой

Три состояния воды очень важны для нашей планеты, так как обеспечивают круговорот. С водных поверхностей текущих рек, морей и океанов жидкость испаряется под влиянием солнечных лучей, превращается в газообразное состояние, то есть пар. Он поднимается вверх, превращаясь в облака. Поскольку температура там ниже, образуются капельки воды (она снова превращается в жидкость). Из облаков в виде осадков вода попадает на землю, восполняет реки и Мировой Океан.

Три агрегатных состояния воды

На вопрос, что есть вода, многие люди, не задумываясь, ответят — жидкость! И будут не совсем правы. Конечно же, мы привыкли видеть воду в природе в основном в жидком состоянии. Однако она имеет три формы: жидкую, твердую (в виде снега, льда, града) и газообразную (пар, облака). Рассмотрим каждый вариант поподробнее.

Жидкость

Если сравнивать три состояния воды, то в жидком виде она встречается чаще при довольно широком спектре температур (от 0 до 100). В реках, озерах, морях, океанах она имеет жидкую субстанцию. Роса, дождь – осадки также в виде жидкости. Она не имеет формы, вкуса и запаха – все это воде придают внешние влияния. Например, жидкость принимает форму той посуды, куда мы ее перелили, перенимает запахи и вкус добавок (того же хлора в водопроводе). Жидкая форма воды податлива, но имеет громадную силу. Как говорится в поговорке, вода камень точит. А жидкость создает пещеры и разрушает скалы, меняя планетарный рельеф.

Значение жидкости для человека

Если брать все три состояния воды, то жидкое имеет для человека, да и для всего живого на Земле первостепенное значение. H₂O широко используется в быту, для гигиены и санитарии: везде востребована вода в жидком виде. А каждому человеку в сутки потреблять нужно довольно большое ее количество (до 2-х литров) для пополнения водного баланса. Учеными доказано, что без еды при определенной тренировке человек может обходиться до 40 дней, а вот без воды и недели не протянет. Наступает обезвоженность организма на клеточном уровне, а затем смерть.

Твердое состояние

Любое вещество в природе состоит из мелких частиц, находящихся в движении. При понижении температуры до минусовой частицы воды начинают двигаться медленнее, и жидкость приобретает твердую структуру. Опытным путем можно проверить: жидкость (вода) при переходе в твердое состояние не только превращается в лед, но и изменяется в объеме – расширяется (практически все предметы при аналогичном охлаждении, наоборот, уменьшаются в размерах).

Если бутылку из стекла с водой заморозить, то она лопнет. Лед на водоемах и могучие айсберги, сосульки на крыше, снег, град – все это твердые состояния воды. В природе и хозяйственной жизни людей лед имеет важное значение, выполняя защитные, санитарные, охлаждающие функции. К примеру, охлаждение медицинских препаратов или пищевых продуктов.

Но лед в природе может являться и стихийным бедствием. Град и обледенение проводов, приводящее к обрывам, гололедица, приводящая к травмам, промерзание почв и снежные лавины – все это последствия действия твердого состояния воды.

Газообразное состояние

Рассматривая 3 состояния воды, нельзя не уделить внимание третьей ее ипостаси – водяному пару. Нагрев воду до 100 градусов, получим переход ее в состояние газа. В окружающей природе такая форма встречается в виде различного рода облаков, туманов, испарений при повышении влажности. А в атмосфере нашей планеты постоянно находятся мельчайшие частички воды.

Газообразное состояние воды, вызываемое искусственным путем, сыграло огромную роль в развитии научно-технического прогресса и в жизни всего человечества. Паровые машины еще в прошлом веке применялись достаточно широко (не говоря уже о 19-м столетии) для вырабатывания энергии, благодаря которой агрегаты могли приходить в движение. К примеру, паровоз и автомобиль работали, используя энергию пара.

Ценность воды

Все три состояния воды в природе для человечества имеют огромную ценность. А переход ее из одного вида в другой выполняет функции глубокого очищения окружающей среды. В результате круговорота огромные массы жидкости самоочищаются и приносят пользу человеку. В связи с этим возникает явная необходимость беречь водные ресурсы, содержать их в чистоте и не загрязнять воду продуктами жизнедеятельности человека и промышленными выбросами.

Источник

Введение: агрегатное состояние вещества

Агрегатное состояние — состояние какого-либо вещества, имеющее определенные свойства: способность сохранять форму и объем, иметь дальний или ближний порядок и другие. При изменении агрегатного состояния вещества происходит изменение физических свойств, а также плотности, энтропии и свободной энергии.

Как и почему происходят эти удивительные превращения? Чтобы разобраться в этом, вспомним, что все вокруг состоит из атомов и молекул. Атомы и молекулы различных веществ взаимодействуют друг с другом, и именно связь между ними определяет, какое у вещества агрегатное состояние .

Выделяют четыре типа агрегатных веществ:

Кажется, что химия открывает нам свои тайны в этих удивительных превращениях. Однако это не так. Переход из одного агрегатного состояния в другое, а также броуновское движение или диффузия относятся к физическим явлениям, поскольку в этих превращениях не происходит изменений молекул вещества и сохраняется их химический состав.

Газообразное состояние

На молекулярном уровне газ представляет собой хаотически движущиеся, сталкивающиеся со стенками сосуда и между собой молекулы, которые друг с другом практически не взаимодействуют. Поскольку молекулы газа между собой не связаны, то газ заполняет весь предоставленный ему объем, взаимодействуя и изменяя направление только при ударах друг о друга.

К сожалению, невооруженным глазом и даже с помощью светового микроскопа увидеть молекулы газа невозможно. Однако газ можно потрогать. Конечно, если вы просто попробуете ловить молекулы газов, летающие вокруг, в ладони, то у вас ничего не получится. Но наверняка все видели (или делали это сами), как кто-то накачивал воздухом шину автомобиля или велосипеда, и из мягкой и сморщенной она становилась накачанной и упругой. А кажущуюся «невесомость» газов опровергнет опыт, описанный на странице 39 учебника «Химия 7 класс» под редакцией О.С. Габриеляна.

Это происходит потому, что в замкнутый ограниченный объем шины попадает большое количество молекул, которым становится тесно, и они начинают чаще ударяться друг о друга и о стенки шины, а в результате суммарное воздействие миллионов молекул на стенки воспринимается нами как давление.

Но если газ занимает весь предоставленный ему объем, почему тогда он не улетает в космос и не распространяется по всей вселенной, заполняя межзвездное пространство? Значит, что-то все-таки удерживает и ограничивает газы атмосферой планеты?

Совершенно верно. И это — сила земного тяготения. Для того чтобы оторваться от планеты и улететь, молекулам нужно развить скорость, превышающую «скорость убегания» или вторую космическую скорость, а подавляющее большинство молекул движутся значительно медленнее.

Тогда возникает следующий вопрос: почему молекулы газов не падают на землю, а продолжают летать? Оказывается, благодаря солнечной энергии молекулы воздуха имеют солидный запас кинетической энергии, который позволяет им двигаться против сил земного притяжения.

Жидкое состояние

При повышении давления и/или снижении температуры газы можно перевести в жидкое состояние. Еще на заре ХIХ века английскому физику и химику Майклу Фарадею удалось перевести в жидкое состояние хлор и углекислый газ, сжимая их при очень низких температурах. Однако некоторые из газов не поддались ученым в то время, и, как оказалось, дело было не в недостаточном давлении, а в неспособности снизить температуру до необходимого минимума.

Жидкость, в отличие от газа, занимает определенный объем, однако она также принимает форму заполняемого сосуда ниже уровня поверхности. Наглядно жидкость можно представить как круглые бусины или крупу в банке. Молекулы жидкости находятся в тесном взаимодействии друг с другом, однако свободно перемещаются относительно друг друга.

Если на поверхности останется капля воды, через какое-то время она исчезнет. Но мы же помним, что благодаря закону сохранения массы-энергии, ничто не пропадает и не исчезает бесследно. Жидкость испарится, т.е. изменит свое агрегатное состояние на газообразное.

Испарение — это процесс преобразования агрегатного состояния вещества, при котором молекулы, чья кинетическая энергия превышает потенциальную энергию межмолекулярного взаимодействия, поднимаются с поверхности жидкости или твердого тела.

Испарение с поверхности твердых тел называется сублимацией или возгонкой. Наиболее простым способом наблюдать возгонку является использование нафталина для борьбы с молью. Если вы ощущаете запах жидкости или твердого тела, значит происходит испарение. Ведь нос как раз и улавливает ароматные молекулы вещества.

Жидкости окружают человека повсеместно. Свойства жидкостей также знакомы всем — это вязкость, текучесть. Когда заходит разговор о форме жидкости, то многие говорят, что жидкость не имеет определенной формы. Но так происходит только на Земле. Благодаря силе земного притяжения капля воды деформируется.

Однако многие видели как космонавты в условиях невесомости ловят водяные шарики разного размера. В условиях отсутствия гравитации жидкость принимает форму шара. А обеспечивает жидкости шарообразную форму сила поверхностного натяжения. Мыльные пузыри – отличный способ познакомиться с силой поверхностного натяжения на Земле.

Еще одно свойство жидкости — вязкость. Вязкость зависит от давления, химического состава и температуры. Большинство жидкостей подчиняются закону вязкости Ньютона, открытому в ХIХ веке. Однако есть ряд жидкостей с высокой вязкостью, которые при определенных условиях начинают вести себя как твердые тела и не подчиняются закону вязкости Ньютона. Такие растворы называются неньютоновскими жидкостями. Самый простой пример неньютоновской жидкости — взвесь крахмала в воде. Если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело.

Твёрдое состояние

Если у жидкости, в отличие от газа, молекулы движутся уже не хаотически, а вокруг определенных центров, то в твёрдом агрегатном состоянии вещества атомы и молекулы имеют четкую структуру и похожи на построенных солдат на параде. И благодаря кристаллической решетке твердые вещества занимают определенный объем и имеют постоянную форму.

Между твердыми и жидкими телами существует промежуточная группа аморфных веществ, представители которой с одной стороны за счет высокой вязкости долго сохраняют свою форму, а с другой – частицы в нем строго не упорядочены и находятся в особом конденсированном состоянии. К аморфным веществам относится целый ряд веществ: смола, стекло, янтарь, каучук, полиэтилен, поливинилхлорид, полимеры, сургуч, различные клеи, эбонит и пластмассы. Про аморфные тела подробно можно прочитать на странице 40 учебника «Химия 7 класс» под редакцией О.С. Габриеляна.

При определенных условиях вещества, находящиеся в агрегатном состоянии жидкости, могут переходить в твердое, а твердые тела, наоборот, при нагревании плавиться и переходить в жидкое.

Это происходит потому, что при нагревании увеличивается внутренняя энергия, соответственно молекулы начинают двигаться быстрее, а при достижении температуры плавления кристаллическая решетка начинает разрушаться и изменяется агрегатное состояние вещества. У большинства кристаллических тел объем увеличивается при плавлении, но есть исключения, например – лед, чугун.

В зависимости от вида частиц, образующих кристаллическую решетку твердого тела, выделяют следующую структуру:

У одних веществ изменение агрегатных состояний происходит легко, как, например, у воды, для других веществ нужны особые условия (давление, температура). Но в современной физике ученые выделяют еще одно независимое состояние вещества — плазма.

Плазма — ионизированный газ с одинаковой плотностью как положительных, так и отрицательных зарядов. В живой природе плазма есть на солнце, или при вспышке молнии. Северное сияние и даже привычный нам костер, согревающий своим теплом во время вылазки на природу, также относится к плазме.

Искусственно созданная плазма добавляет яркости любому городу. Огни неоновой рекламы — это всего лишь низкотемпературная плазма в стеклянных трубках. Привычные нам лампы дневного света тоже заполнены плазмой.

Плазму делят на низкотемпературную — со степенью ионизации около 1% и температурой до 100 тысяч градусов, и высокотемпературную — ионизация около 100% и температурой в 100 млн градусов (именно в таком состоянии находится плазма в звездах).

Низкотемпературная плазма в привычных нам лампах дневного света широко применяется в быту.

Высокотемпературная плазма используется в реакциях термоядерного синтеза и ученые не теряют надежду использовать ее в качестве замены атомной энергии, однако контроль в этих реакциях очень сложен. А неконтролируемая термоядерная реакция зарекомендовала себя как оружие колоссальной мощности, когда 12 августа 1953 года СССР испытал термоядерную бомбу.

Для проверки усвоения материала предлагаем небольшой тест.

1. Что не относится к агрегатным состояниям:

Источник