06. Три состояния вещества

Чему учит нас сказка?

Вспомним замечательную детскую сказку о Снегурочке. Когда Снегурочка прыгнула через костер, она растаяла. Ледяная внучка превратилась в лужицу воды, и эта вода очень быстро испарилась.

В этом фрагменте сказки идет речь о трех состояниях вещества: твердом, жидком и газообразном.

Отличительные признаки твердых тел, жидкостей и газов

Каждый знает, что изменить форму твердого тела достаточно трудно, будь то металлическое тело, пластмасса или даже пластилин. Даже для изменения формы пластилина нам все равно приходится прикладывать определенное усилие. Можно сказать, что твердые тела сохраняют свою форму и объем.

А что можно сказать о форме и объеме жидкостей? Жидкость, которую мы налили в один из сосудов, приняла форму этого сосуда. Если перелить ее в сосуд другой формы, то жидкость примет форму другого сосуда. Всякий раз жидкость принимает форму того сосуда, куда ее наливают. Можно сделать вывод: жидкость может изменять свою форму, но ее объем сохраняется прежним.

Совершенно по-иному ведет себя газ. И форму, и объем тел, состоящих из газа, изменить очень легко. Газ не обладает ни собственной формой, ни собственным объемом. Он принимает форму того сосуда, в который его поместили, и занимает весь предоставленный ему объем. 

Молекулярное строение твердых тел

В чем причина столь разного поведения твердых, жидких тел и газов? Причина кроется в молекулярном строении вещества, а именно в расположении, движении и взаимодействии молекул, из которого вещество состоит.

Молекулы твердого тела упакованы очень близко друг к другу. Их расположение носит строго повторяющийся характер. Из-за того, что молекулы твердого тела расположены очень близко друг к другу, силы взаимного притяжения и отталкивания между ними очень велики. Именно поэтому изменить форму и объем твердого тела очень трудно. Взаимодействием молекул объясняется и характер их движения. Они не могут перемещаться по всему твердому телу, а лишь колеблются каждая вокруг своего положения равновесия. Молекулы твердого тела колеблются хаотично, пытаясь сдвинуться то в одну, то в другую сторону, но везде рядом с ними расположены точно такие же молекулы. Они отталкивают молекулу к положению ее равновесия.

Молекулярное строение жидкостей

Молекулы в жидкостях тоже расположены достаточно плотно друг к другу, но в их расположении уже нет такого строгого порядка, как у молекул твердого тела. Молекулы жидкостей расположены хаотично. Их движение сравнимо с перескоком. Они словно перепрыгивают от одного положения равновесия к другому, меняясь местами. А между этими перескоками они хаотично колеблются вокруг своих временных положений равновесия.

Именно то, что молекулы жидкостей плотно упакованы, приводит к плохой сжимаемости жидкостей. А свою форму жидкость меняет очень легко, так как молекулы легко смещаются по отношению друг к другу.

Оказывается, обычное стекло – это чрезвычайно густая жидкость. Такие вещества называют аморфными (то есть лишенными формы), поскольку даже при комнатной температуре молекулы стекла не располагаются упорядоченно. Разогретое стекло становится текучим, так как с ростом температуры облегчаются перескоки молекул между временными положениями равновесия. Этим пользуются мастера стекольного дела, изготавливая из стекла предметы самой разнообразной формы.

Молекулярное строение газов

Молекулы газообразных веществ расположены уже на значительных расстояниях друг от друга. Так, расстояния между молекулами воздуха, которым мы с вами дышим, в среднем в 10–20 раз больше, чем размеры самих молекул. Такое удаление молекул друг от друга достаточно для того, чтобы силы притяжения и отталкивания между молекулами ослабли. Поэтому молекулы газа могут свободно передвигаться по всему предоставленному им объему. Именно в этом заключается причина того, что газы не сохраняют ни форму, ни объем.

Заключение

Итак, причина того, что вещество может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях, – различное взаимное расположение, движение и взаимодействие его молекул.

Список литературы

1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.

2. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.

3. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

Домашнее задание

Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов

№ 84­–94.