Trạng thái vật lý là gì? Nhà nước của vật chất

Các câu hỏi về những gì tình trạng tập hợp, những tính năng và tài sản được chất rắn, chất lỏng và khí được bao phủ trong một số khóa đào tạo. Có ba trạng thái cổ điển của vật chất, với các tính năng cấu trúc đặc trưng của nó. sự hiểu biết của họ là một điểm quan trọng trong việc tìm hiểu khoa học trái đất, các cơ thể sống hoạt động công nghiệp. Những vấn đề này đang theo học vật lý, hóa học, địa lý, địa chất, hóa học vật lý và các ngành khoa học khác. Các chất là, trong điều kiện nhất định, theo một trong ba loại hình cơ bản của các quốc gia có thể được thay đổi bằng cách tăng hoặc giảm nhiệt độ, áp suất. Hãy xem xét các hiệu ứng chuyển tiếp có thể từ một tiểu bang khác khi chúng xảy ra trong tự nhiên, nghệ thuật và cuộc sống hàng ngày.

trạng thái vật lý là gì?

Lời gốc Latinh "aggrego" dịch sang phương tiện Nga "để đính kèm." thuật ngữ khoa học dùng để chỉ một trạng thái của chất tương tự cơ thể. Sự tồn tại dưới giá trị nhất định của nhiệt độ và áp suất chất rắn khác nhau, khí và chất lỏng là điển hình cho tất cả các vỏ của Trái Đất. Ngoài ba trạng thái cơ bản của tập hợp, đó cũng là một thứ tư. Ở nhiệt độ cao và ít khí áp suất không đổi được chuyển thành plasma. Để hiểu rõ hơn những gì tình trạng tập hợp, nó là cần thiết để thu hồi các hạt nhỏ nhất cấu tạo nên vật chất và cơ thể.

Trong sơ đồ trình bày ở trên: và - khí; b - một chất lỏng; với - rắn. Trong những con số các vòng tròn được đánh dấu yếu tố cấu trúc chất. Biểu tượng này, trên thực tế, các nguyên tử, phân tử, ion không bóng rắn. Nguyên tử cấu tạo của lõi tích điện dương xung quanh đó đang di chuyển ở tốc độ electron tích điện âm. Kiến thức về cấu trúc vi mô của vật liệu để giúp bạn hiểu rõ hơn về sự khác biệt tồn tại giữa các hình thức tổng hợp khác nhau.

Các ý tưởng về về thế giới vi: từ Hy Lạp cổ đại từ thế kỷ XVII

Những thông tin đầu tiên về các hạt, trong đó cơ thể vật chất gấp, xuất hiện ở Hy Lạp cổ đại. Nhà tư tưởng Demokrit và Epicure giới thiệu một khái niệm như một nguyên tử. Họ tin rằng các hạt tách nhỏ các chất khác nhau có một hình dạng xác định kích thước, khả năng di chuyển và tương tác với nhau. Thuyết nguyên tử là tiên tiến nhất cho thời gian của mình, những lời dạy của Hy Lạp cổ đại. Nhưng sự phát triển của nó bị đình trệ trong thời trung cổ. Kể từ đó các nhà khoa học theo đuổi Inquisition của Giáo hội Công giáo La Mã. Vì vậy, cho đến thời hiện đại không có khái niệm rõ ràng về những gì trạng thái của vật chất. Chỉ sau khi các nhà khoa học thế kỷ XVII Robert Boyle, M. Lomonosov, D. Dalton, Lavoisier xây dựng lý thuyết nguyên tử phân tử, đã không bị mất sự liên quan của họ ngày hôm nay.

Nguyên tử, phân tử, ion - hạt cực nhỏ của cấu trúc vấn đề

Một bước đột phá lớn trong việc tìm hiểu các mô hình thu nhỏ xảy ra trong thế kỷ XX, khi kính hiển vi điện tử được phát minh. Theo quan điểm của những khám phá được thực hiện bởi các nhà khoa học trước đây, cố gắng nằm xuống một bức tranh mạch lạc của MicroWorld. Lý thuyết mô tả các điều kiện và hành vi của các hạt nhỏ nhất của vật chất, khá phức tạp, họ thuộc về lĩnh vực của vật lý lượng tử. Đối với sự hiểu biết về các quốc gia tổng hợp khác nhau của vật chất đủ để biết tên và đặc điểm cấu trúc của các hạt cơ bản hình thành các chất khác nhau.

1. Nguyên tử - hóa học hạt tách. Được lưu trữ trong các phản ứng hóa học, nhưng bị phá hủy trong hạt nhân. Kim loại và nhiều vật liệu khác của cấu trúc nguyên tử là trạng thái tổng hợp rắn trong điều kiện bình thường.
2. Phân tử - hạt được hình thành và bị phá hủy trong các phản ứng hóa học. Cấu trúc phân tử là oxy, nước, carbon dioxide, sulfur. Tình trạng vật lý của oxy, nitơ, lưu huỳnh dioxide, carbon, oxy, trong điều kiện thông thường - khí.
3. Ion - các hạt tích điện, được chuyển đổi thành các nguyên tử và phân tử được gắn hoặc mất electron - hạt mang điện tích âm bằng kính hiển vi. cấu trúc Ionic có rất nhiều muối, chẳng hạn như natri, sắt và đồng sunfat.

Bất kỳ chất, trong đó các hạt được sắp xếp theo một cách nào đó trong không gian. Các yêu cầu vị trí tương đối của các nguyên tử, ion, phân tử được gọi là mạng. Thông thường, ion và nguyên tử tinh lưới đặc trưng cho chất rắn phân tử - cho chất lỏng và khí. độ cứng cao của kim cương là khác nhau. nguyên tử tinh thể mạng của nó được hình thành bởi các nguyên tử carbon. Nhưng graphite mềm cũng bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố hóa học. họ chỉ khác nhau phân bố trong không gian. lưu huỳnh trung bình tổng thể nhà nước - rắn, nhưng ở nhiệt độ cao vật liệu trở nên khối lượng chất lỏng và vô định hình.

Chất ở trạng thái rắn

Các chất rắn trong điều kiện bình thường về khối lượng và hình dạng lưu trữ. Ví dụ, ngũ cốc, hạt đường, muối, một mảnh đá hoặc kim loại. Nếu bạn làm nóng đường, chất bắt đầu tan chảy, biến thành một chất lỏng màu nâu nhớt. Dừng sưởi ấm - trở lại để cung cấp cho một chất rắn. Do đó một trong những điều kiện chính của cơ thể vững chắc để chuyển chất lỏng - làm nóng nó hoặc nâng cao năng lượng nội tại của các hạt của vật chất. muối trạng thái rắn, được sử dụng trong thực phẩm, quá, có thể thay đổi. Nhưng để làm tan clorua natri, cần nhiệt độ cao hơn bởi đường sưởi ấm. Thực tế là đường bao gồm các phân tử, và muối - các ion tích điện, được thu hút mạnh mẽ với nhau. Các chất rắn không giữ được hình dạng của chúng ở dạng lỏng, bởi vì các mạng tinh thể bị phá hủy.

trạng thái lỏng bởi tan muối là do vỡ giao tiếp giữa các ion trong tinh thể. Miễn hạt tích điện có thể mang điện tích. muối nóng chảy dẫn điện, là chất dẫn. Trong hóa chất, luyện kim và kỹ thuật các ngành công nghiệp chất rắn được chuyển đổi thành chất lỏng cho một trong những hợp chất mới hoặc truyền đạt hình dạng khác nhau. Có sử dụng rộng rãi của các hợp kim kim loại. Có một số cách của việc tham gia với những thay đổi trạng thái của sự kết hợp của các nguyên liệu rắn.

Lỏng - một trong những quốc gia cơ bản của tập hợp

Khi đổ vào một bình đáy tròn với 50 ml nước, nó có thể được nhìn thấy rằng các tài liệu sẽ hình thành cắm hóa ngay lập tức. Nhưng ngay khi chúng tôi tràn nước từ bình, chất lỏng ngay lập tức được lan truyền trên bề mặt của bảng. Khối lượng nước sẽ vẫn như cũ - 50 ml, và hình dạng của nó sẽ thay đổi. Những tính năng này đặc trưng của dạng lỏng tồn tại của vật chất. Chất lỏng rất nhiều chất hữu cơ: rượu, dầu thực vật, axit.

Sữa - .. Một nhũ tương, tức là chất lỏng trong đó những giọt chất béo được tìm thấy. hóa thạch lỏng hữu ích - dầu. Giải nén nó ra khỏi giếng với giàn khoan dầu trên đất liền và đại dương. nước biển cũng là một nguyên liệu cho ngành công nghiệp. Nó khác với các hồ nước ngọt và các con sông là để giữ cho các chất hòa tan, chủ yếu là muối. Với ao bốc hơi bề mặt trong số tiền thu được trạng thái hơi chỉ phân tử H ₂ O, chất tan vẫn còn đó. Về sở hữu này dựa trên phương pháp lấy chất dinh dưỡng từ nước biển và làm thế nào để làm sạch nó.

Khi hoàn thành việc loại bỏ các muối chuẩn bị bằng nước cất. Nó sôi ở 100 ° C, đóng băng ở 0 ° C. Nước mặn đun sôi và chuyển sang băng tại các chỉ số nhiệt độ khác. Ví dụ, nước ở Bắc Băng Dương đóng băng ở nhiệt độ trên bề mặt 2 ° C.

Tình trạng vật lý của thủy ngân trong điều kiện bình thường - lỏng. kim loại màu xám bạc này thường được làm đầy với nhiệt kế y tế. Khi bị nung nóng, thủy ngân tăng về quy mô, có một đại lý mở rộng. Tại sao trong các nhiệt kế đường phố sử dụng màu với rượu sơn màu đỏ thay vì thủy ngân? Này được giải thích bởi các tính chất của kim loại lỏng. Ở tốc độ 30 độ dưới số không thủy ngân tổng hợp thay đổi trạng thái, vật liệu trở nên vững chắc.

Nếu nhiệt kế y tế đã phá vỡ và đổ thủy ngân, các quả bóng bạc để thu thập vũ khí nguy hiểm. Có hại cho hít hơi thủy ngân, nó là một chất rất độc hại. Trẻ em trong trường hợp này nó là cần thiết để tìm kiếm sự giúp đỡ của cha mẹ, người lớn.

trạng thái khí

Gaza không có khả năng duy trì của mình hoặc khối lượng hoặc hình dạng. Điền bình lên đến oxy hàng đầu (công thức hóa học của nó O _2). Ngay khi chúng tôi mở bình, phân tử của chất này sẽ được trộn với không khí trong phòng. Điều này là do chuyển động Brown. Các nhà khoa học Hy Lạp cổ đại tin rằng Democritus hạt vật chất đang chuyển động liên tục. Các chất rắn dưới bình thường các điều kiện, các nguyên tử, phân tử, ion, không có khả năng rời khỏi mạng tinh thể, miễn phí từ thông tin liên lạc với các hạt khác. Điều này có thể chỉ khi một lượng lớn năng lượng từ bên ngoài.

Trong chất lỏng, khoảng cách giữa các hạt là hơi lớn hơn trong chất rắn, họ đòi hỏi ít năng lượng để phá vỡ các liên kết giữa các phân tử. Ví dụ, nhà nước tổng hợp lỏng oxy chỉ được quan sát ở nhiệt độ khí thấp hơn để -183 ° C. Tại -223 ° C O ₂ phân tử hình thành một chất rắn. Khi nhiệt độ tăng cao hơn giá trị được chuyển đổi thành khí oxy. Ở dạng này, nó là điều kiện bình thường. Tại các cơ sở công nghiệp có cài đặt đặc biệt để tách khí không khí và lấy từ đó nitơ và oxy. Thứ nhất, không khí được làm lạnh và hoá lỏng, và sau đó dần dần tăng nhiệt độ. Nitơ và oxy được chuyển đổi thành khí ở điều kiện khác nhau.

bầu khí quyển trái đất chứa 21% theo thể tích oxy và 78% nitơ. Ở dạng lỏng, các chất này không được tìm thấy trong phong bì khí của hành tinh. oxy lỏng có màu ánh sáng màu xanh, nó được làm đầy với bình chịu áp lực cao để sử dụng tại các cơ sở y tế. Trong ngành công nghiệp và xây dựng, khí hóa lỏng là cần thiết cho rất nhiều quy trình. Oxygen là cần thiết cho hàn khí và kim loại cắt, Hóa học - cho phản ứng oxy hóa các chất vô cơ và hữu cơ. Nếu van xi lanh oxy mở, áp lực giảm, chất lỏng biến thành khí.

Hóa lỏng propan, butan metan và được sử dụng rộng rãi trong năng lượng, giao thông, công nghiệp và các hoạt động trong nước của dân số. Những chất này thu được từ khí thiên nhiên hoặc do nứt (tách) của nguyên liệu dầu khí. Carbon lỏng và hỗn hợp khí đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế của nhiều quốc gia. Nhưng trữ lượng dầu mỏ và khí tự nhiên đang cạn kiệt nghiêm trọng. Các nhà khoa học ước tính rằng tài liệu này sẽ kéo dài trong 100-120 năm. nguồn năng lượng thay thế - không khí dòng chảy (gió). Sử dụng cho các nhà máy điện nhanh chảy sông, thủy triều trên bờ biển và đại dương.

Oxy, cũng như các loại khí khác có thể ở trạng thái thứ tư của tập hợp, đại diện cho một plasma. chuyển bất thường từ rắn sang trạng thái khí - một tính năng đặc trưng của iốt tinh thể. Chất tối phải trải qua tím thăng hoa - biến thành một khí mà không cần trải qua một trạng thái lỏng.

Khi chuyển từ một tổng hợp để một hình thức của vật chất?

Những thay đổi về trạng thái tổng hợp của các chất không liên quan đến biến đổi hóa học, hiện tượng vật lý này. Khi nhiệt độ tăng lên, nhiều chất rắn tan chảy thành chất lỏng. tăng thêm nhiệt độ có thể dẫn đến sự bốc hơi, tức là trạng thái khí của vật chất. Bản chất và nền kinh tế, chuyển tiếp như vậy là đặc trưng của một trong những chất quan trọng nhất trên Trái đất. Ice, lỏng, hơi, - một trạng thái của nước trong môi trường khác nhau. Hợp chất là như nhau, công thức của nó - H ₂ O. Tại một nhiệt độ từ 0 ° C và dưới nước này kết tinh, mà được chuyển hóa thành băng. Khi nhiệt độ tăng gây ra các tinh thể bị phá hủy - băng tan, nước lỏng được một lần nữa thu được. Hình thành trong khi làm nóng hơi nước. Bốc hơi - chuyển nước vào khí - là ngay cả ở nhiệt độ thấp. Ví dụ, những vũng nước đông lạnh dần dần biến mất, bởi vì nước bay hơi. Ngay cả trong thời tiết lạnh khô quần áo ẩm ướt, nhưng quá trình này là dài hơn vào một ngày nóng.

Tất cả những chuyển nước từ một tiểu bang khác là rất cần thiết với thiên nhiên của Trái Đất. điều kiện khí quyển, khí hậu và thời tiết liên quan đến sự bay hơi của nước từ bề mặt đại dương, việc chuyển ẩm trong các hình thức của những đám mây và sương mù trên mặt đất, lượng mưa (mưa, tuyết, mưa đá). Những hiện tượng này là cơ sở của vòng tuần hoàn nước trên thế giới.

Làm thế nào để thay đổi trạng thái của sự kết hợp của lưu huỳnh?

Trong điều kiện bình thường của lưu huỳnh - .. Là tinh thể sáng bóng sáng hoặc bột màu vàng ánh sáng, tức là rắn. thay đổi trạng thái vật lý lưu huỳnh khi đun nóng. Thứ nhất, nhiệt độ được nâng lên đến 190 ° C tan rắn vàng, trở thành một chất lỏng di động.

Nếu nhanh chóng đổ lưu huỳnh lỏng vào nước lạnh, nó quay khối vô định hình màu nâu. Sau khi làm nóng hơn nữa lưu huỳnh nóng chảy trở nên nhớt hơn tối. Ở nhiệt độ trên 300 ° C lưu huỳnh tổng trạng thái một lần nữa thay đổi, các chất trở nên đặc tính chất lỏng, trở thành di chuyển. Những hiệu ứng chuyển tiếp là do khả năng của các nguyên tử thành viên hình thành chuỗi có độ dài khác nhau.

Tại sao vấn đề có thể ở trạng thái vật lý khác nhau?

lưu huỳnh trạng thái vật lý - chất đơn giản - là rắn ở điều kiện môi trường xung quanh. Sulfur dioxide - khí, axit sunfuric - một chất lỏng nhờn nặng hơn nước. Không giống như các axit hydrochloric và nitric là không ổn định, bề mặt của nó không bay hơi phân tử. tình trạng tập hợp của một lưu huỳnh nhựa, mà là thu được bằng cách nung nóng các tinh thể là gì?

Dạng vô định hình có cấu trúc của chất lỏng, có lỏng thấp. Nhưng lưu huỳnh nhựa đồng thời vẫn giữ được hình dạng của nó (như rắn). Có tinh thể lỏng, có một số tính chất đặc trưng của chất rắn. Như vậy, tình trạng chất dưới những điều kiện khác nhau phụ thuộc vào bản chất của nó, nhiệt độ, áp suất và điều kiện môi trường khác.

các tính năng trong cấu trúc của chất rắn là gì?

Sự khác biệt giữa các quốc gia tổng hợp cơ bản của vật chất được giải thích bởi sự tương tác giữa các nguyên tử, các ion và phân tử. Ví dụ, tại sao một trạng thái rắn của vật chất dẫn đến khả năng duy trì kích thước cơ thể và hình thành? Trong mạng tinh thể của muối kim loại hoặc các hạt cấu trúc đang thu hút lẫn nhau. Trong kim loại, ion tích điện dương tương tác với cái gọi là "khí electron" - sự tích tụ của các electron tự do trong các mảnh kim loại. Tinh thể của muối là do sự hấp dẫn của các hạt tích điện trái dấu - ion. Khoảng cách giữa các đơn vị cấu trúc của các chất rắn trên là ít hơn nhiều so với kích thước của các hạt tự. Trong trường hợp này, các hành vi hút tĩnh điện, nó truyền đạt sức mạnh, và lực đẩy là không đủ mạnh.

Để tiêu diệt các trạng thái rắn của vật chất, chúng ta phải thực hiện một nỗ lực. Kim loại muối, các tinh thể nguyên tử tan chảy ở nhiệt độ rất cao. Ví dụ, sắt trở nên lỏng ở nhiệt độ trên 1538 ° C. Liệu chịu lửa là vonfram, nó được sản xuất từ sợi để bóng đèn dây tóc. Có hợp kim đó trở thành chất lỏng ở nhiệt độ trên 3000 ° C. Nhiều đá và khoáng vật trên Trái đất đang ở trạng thái rắn. nguyên liệu này được chiết xuất với sự giúp đỡ của công nghệ trong các mỏ và mỏ đá.

Xé ngay cả một ion duy nhất của tinh thể là cần thiết để rộng một lượng lớn năng lượng. Nhưng nó là đủ để hòa tan muối trong nước với mạng tinh thể bị phá vỡ lên! Hiện tượng này là do các tính chất tuyệt vời của nước là dung môi phân cực. H ₂ O phân tử phản ứng với các ion muối, phá hủy mối quan hệ giữa chúng. Do đó, việc giải thể - không phải là trộn đơn giản của các chất khác nhau, và tương tác vật lý-hóa học giữa chúng.

Làm thế nào để tương tác với các phân tử của chất lỏng?

Nước có thể là một chất lỏng, rắn và khí (hơi). Đây là trạng thái kết tập chính của nó trong điều kiện bình thường. Các phân tử nước được tạo thành từ một nguyên tử oxy, đó là liên kết với hai nguyên tử hydro. phân cực có các liên kết hóa học trong phân tử, dường như các nguyên tử oxy điện tích âm phần. Hydro trở nên cực dương trong phân tử, nó bị thu hút bởi một nguyên tử oxy của phân tử khác. Đây là sự tương tác yếu đã được gọi là "liên kết hydro".

nhà nước tổng hợp chất lỏng đặc trưng bởi khoảng cách giữa các hạt cấu trúc của kích thước tương đương. Sự hấp dẫn tồn tại, nhưng nó là yếu, vì vậy các nước không giữ lại hình dạng. Sự bay hơi xảy ra vì hủy diệt của trái phiếu, mà là trên mặt nước ngay cả ở nhiệt độ phòng.

Có sự tương tác giữa các phân tử trong khí?

một số thông số khí nhà nước của vấn đề phân biệt với rắn và lỏng. Giữa các hạt cấu trúc của khí, có những khoảng trống lớn, vượt xa kích thước của các phân tử. Trong trường hợp này, lực hấp dẫn không hoạt động. Tình trạng khí của đặc điểm kết hợp của các chất có trong thành phần của không khí: nitơ, oxy, carbon dioxide. Hình bên dưới khối đầu tiên chứa đầy khí, một chất lỏng thứ hai, và thứ ba - một chất rắn.

Nhiều chất lỏng dễ bay hơi, tách ra khỏi bề mặt của chúng và đi vào các phân tử không khí chất. Ví dụ, nếu lỗ để mở chai với axit hydrochloric để mang lại bông len ngâm trong dung dịch amoniac, xuất hiện khói trắng. Trực tiếp trong không khí gây ra một phản ứng hóa học giữa axit hydrochloric và amoniac, amoni clorua thu được. Trong đó nhà nước của tập hợp là công cụ này? hạt của nó tạo thành khói trắng, là những tinh thể muối rắn nhỏ nhất. Kinh nghiệm này nên được thực hiện dưới mui xe, nó là độc hại.

phần kết luận

khí trạng thái vật lý nghiên cứu của nhiều nhà vật lí nổi bật và các nhà hóa học: số Avogadro, Boyle, Gay-Lussac, Clapeyron, Mendeleyev, Le Chatelier. Các nhà khoa học xây dựng pháp luật để giải thích hành vi của các chất khí trong một phản ứng hóa học, khi các điều kiện thay đổi. luật mở không chỉ đi vào sách giáo khoa và các trường đại học của vật lý và hóa học. Nhiều sản xuất hóa chất dựa trên sự hiểu biết về hành vi và tính chất của các chất trong trạng thái tổng hợp khác nhau.