Агрегатные состояния

Газ, жидкость, твердое тело

Все твердые тела, а также жидкости и газы состоят из маленьких частиц, которые можно представить в виде шариков. Эти частички могут быть такими же, как атомы или молекулы, а иногда и больше.

В благородных газах — это атомы. В воде речь идет об атомах, связанных в молекулы. В кристаллах соли — это ионы.

Взаимодействие и поведение таких частичек зависят от того, в каком состоянии находится тело: твердом, жидком или газообразном. В газах частички не связаны одна с другой. Они свободны и могут перемещаться независимо одна от другой.

В жидкостях между частичками существуют силы притяжения. Частички могут свободно вращаться, но остаются рядом одна с другой.

В твердых телах частички скреплены посредством большой силы притяжения. Это могут быть либо электрические силы притяжения, либо химические связи. Силы можно представить в виде маленьких пружин, которые удерживают частички на своих местах.

Плавление и кипение

Любое вещество может пребывать в твердом, жидком или газообразном агрегатном состоянии и большинство веществ могут переходить из одного состояния в другое.

Любое тело в твердом агрегатном состоянии можно расплавить, т.е. сообщить телу такое количество энергии, чтобы его частички начали двигаться быстрее, пока связи не ослабнут. Между частичками еще существует сила притяжения, но они получили больше пространства для движения: могут свободно вращаться, но пока еще остаются рядом одна с другой. Поэтому говорят, вещество достигло жидкого агрегатного состояния.

Если мы будем и дальше сообщать телу энергию, то частички будут двигаться с еще большей скоростью, и тело будет увеличиваться в размерах. Если нагреть жидкость до температуры, при которой жидкость начнет испаряться, для воды это 100 градусов по Цельсию, то частички смогут освободиться одна от другой и двигаться совершенно свободно. Жидкость начнет кипеть и выделять пар. Таким образом вещество переходит в газообразное состояние.

Конденсация и кристаллизация

Если газ, в нашем случае водяной пар, будет охлаждаться, то частички, постепенно отдавая энергию, будут двигаться медленнее. Когда газ достигнет температуры кипения, то он конденсируется в жидкость. В нашем примере водяной пар конденсируется в воду, которая находится теперь в жидком состоянии.
Охлаждая далее жидкость, мы забираем у нее энергию. Достигнув температуры плавления, для воды это 00С, жидкость начнет затвердевать, достигнув в итоге твердого агрегатного состояния. Вода превратится в лед.

Если мы будем и дальше охлаждать уже затвердевшее вещество, то заберем у него всю энергию, и частички уже не смогут двигаться. Это происходит при температуре -273.16 ⁰C; черта, которую невозможно переступить. Поэтому эта температура называется абсолютным нулем.

В данном случае ноль определяется по шкале Кельвина, которому соответствует -273.16 градуса по шкале Цельсия.