Stato aggregato di materia pura. Stato aggregato delle sostanze

Una caratteristica degli azionamenti idraulici e pneumatici è che per creare forze, momenti di forza e movimenti nelle macchine, questi tipi di azionamenti utilizzano rispettivamente l'energia di un liquido o dell'aria o di un altro gas.

Viene chiamato il fluido utilizzato in un azionamento idraulico fluido di lavoro (WF).

Per comprendere le peculiarità dell'uso di RJ e dei gas negli azionamenti, è necessario richiamare alcune informazioni di base sugli stati di aggregazione della materia conosciuti dal corso di fisica.

Secondo le opinioni moderne, gli stati aggregati di una sostanza (dal latino aggrego - allego, collego) - sono intesi come stati della stessa sostanza, le transizioni tra le quali corrispondono a bruschi cambiamenti di energia libera, entropia, densità e altri parametri fisici di questa sostanza.

In fisica è consuetudine distinguere quattro stati aggregati della materia: solido, liquido, gassoso e plasma.

STATO SOLIDO(cristallino stato solido sostanze) è uno stato di aggregazione, caratterizzato da grandi forze interazioni tra particelle di materia (atomi, molecole, ioni). Particelle solidi oscillano attorno a posizioni medie di equilibrio, dette nodi reticolo cristallino; la struttura di queste sostanze è caratterizzata un alto grado ordine (ordine a lungo raggio e a corto raggio) - ordine nella disposizione (ordine di coordinamento), nell'orientamento (ordine orientativo) delle particelle strutturali o ordine Proprietà fisiche.

STATO LIQUIDO- Questo è uno stato di aggregazione di una sostanza, intermedio tra solido e gassoso. I liquidi hanno alcune caratteristiche di un solido (mantiene il suo volume, forma una superficie, ha una certa resistenza alla trazione) e un gas (prende la forma del recipiente in cui si trova). Il movimento termico delle molecole (atomi) di un liquido è una combinazione di piccole fluttuazioni attorno alle posizioni di equilibrio e frequenti salti da una posizione di equilibrio all'altra. Contemporaneamente, ci sono movimenti lenti delle molecole e le loro vibrazioni all'interno di piccoli volumi. Frequenti salti di molecole rompono l'ordine a lungo raggio nella disposizione delle particelle e causano la fluidità dei liquidi, mentre piccole fluttuazioni attorno alle posizioni di equilibrio causano l'esistenza di un ordine a corto raggio nei liquidi.

STATO GAS(dal francese gaz, che, a sua volta, deriva dal greco caos - caos) è uno stato aggregato della materia in cui le forze di interazione delle sue particelle che riempiono l'intero volume loro fornito sono trascurabili. Nei gas, le distanze intermolecolari sono grandi e le molecole si muovono quasi liberamente.

I gas possono essere considerati vapori di liquidi altamente surriscaldati o a bassa saturazione. Sopra la superficie di ogni liquido dovuto all'evaporazione c'è del vapore. Quando la pressione del vapore viene aumentata a certo limite, chiamata pressione di vapore saturo, l'evaporazione del liquido si interrompe, poiché la pressione del vapore e del liquido diventa la stessa. Una diminuzione del volume del vapore saturo fa condensare parte del vapore, piuttosto che un aumento della pressione. Pertanto, la pressione del vapore non può essere superiore alla pressione del vapore di saturazione. Lo stato di saturazione è caratterizzato dalla massa di saturazione contenuta in 1 m3 di massa di vapore saturo, che dipende dalla temperatura. Il vapore saturo può diventare insaturo se si aumenta il volume o se si aumenta la temperatura. Se la temperatura del vapore è molto più alta del punto di ebollizione corrispondente ad una determinata pressione, il vapore si dice surriscaldato.

PLASMA Viene chiamato un gas parzialmente o completamente ionizzato, in cui le densità delle cariche positive e negative sono quasi le stesse. Il sole, le stelle, le nuvole di materia interstellare sono composte da gas: neutri o ionizzati (plasma). A differenza di altri stati di aggregazione, il plasma è un gas di particelle cariche (ioni, elettroni) che interagiscono elettricamente tra loro a grandi distanze, ma non hanno ordini né a corto né a lungo raggio nella disposizione delle particelle.

Come si può vedere da quanto sopra, i liquidi sono in grado di mantenere il volume, ma non sono in grado di mantenere autonomamente la loro forma. La prima proprietà avvicina il liquido al solido, la seconda al gas. Entrambe queste proprietà non sono assolute. Tutti i liquidi sono comprimibili, anche se molto più deboli dei gas. Tutti i liquidi resistono al cambiamento di forma, allo spostamento di una parte del volume rispetto a un'altra, sebbene meno dei solidi.

Per capire qual è lo stato aggregato della materia, ricorda o immaginati d'estate vicino al fiume con il gelato tra le mani. Bella foto, vero?

Quindi, in questo idillio, oltre al divertimento, si può anche svolgere l'osservazione fisica. Presta attenzione all'acqua. Nel fiume è liquido, nella composizione del gelato sotto forma di ghiaccio è solido e nel cielo sotto forma di nuvole è gassoso. Cioè, è contemporaneamente in tre stati diversi. In fisica, questo è chiamato stato aggregato della materia. Esistono tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso.

Cambiamento dello stato di aggregazione della materia

Possiamo osservare il cambiamento negli stati aggregati della materia con i nostri occhi nella natura. L'acqua dalla superficie dei corpi idrici evapora e si formano le nuvole. Quindi il liquido si trasforma in gas. In inverno, l'acqua nei serbatoi si congela, trasformandosi in uno stato solido, e in primavera si scioglie di nuovo, tornando allo stato liquido. Cosa succede alle molecole di una sostanza quando passa da uno stato all'altro? Stanno cambiando? Ad esempio, le molecole di ghiaccio sono diverse dalle molecole di vapore? La risposta è inequivocabile: no. Le molecole rimangono esattamente le stesse. La loro energia cinetica cambia e, di conseguenza, le proprietà della sostanza. L'energia delle molecole di vapore è abbastanza alta da volare via lati diversi, e una volta raffreddato, il vapore si condensa in un liquido e le molecole hanno ancora energia sufficiente per un movimento quasi libero, ma non abbastanza per staccarsi dall'attrazione di altre molecole e volare via. Con un ulteriore raffreddamento, l'acqua si congela, diventando un corpo solido, e l'energia delle molecole non è più sufficiente nemmeno per il libero movimento all'interno del corpo. Oscillano in un punto, trattenuti dalle forze attrattive di altre molecole.

La natura del movimento e dello stato delle molecole in vari stati aggregati della materia può essere riflessa nella tabella seguente:

Stato aggregato della materia	Proprietà della materia	Distanza tra le particelle	Interazione delle particelle	La natura del movimento	Ordine di arrangiamento
	Non mantiene forma e volume	Tanto più taglie le particelle stesse		Caotico (casuale) continuo. Volano liberamente, a volte scontrandosi.	Disordinato
Liquido	Non mantiene la forma, mantiene il volume	Paragonabile alla dimensione delle particelle		Oscillano attorno alla posizione di equilibrio, saltando costantemente da un luogo all'altro.	Disordinato
Solido	Mantiene forma e volume	Piccolo rispetto alla dimensione delle particelle stesse	Molto forte	Oscillare continuamente intorno alla posizione di equilibrio	In un certo ordine

processi in cui c'è un cambiamento negli stati aggregati delle sostanze, solo sei.

Viene chiamato il passaggio di una sostanza da uno stato solido a uno liquido fusione, processo inverso - cristallizzazione. Quando una sostanza cambia da liquido a gas, viene chiamata vaporizzazione, dal gas al liquido - condensazione. Viene chiamato il passaggio da uno stato solido direttamente a un gas, bypassando lo stato liquido sublimazione, processo inverso - desublimazione.

1. Fusione
2. Cristallizzazione
3. Vaporizzazione
4. Condensa
5. Sublimazione
6. Desublimazione

Esempi di tutte queste transizioni l'abbiamo visto molte volte nella nostra vita. Il ghiaccio si scioglie per formare acqua, l'acqua evapora per formare vapore. A rovescio Il vapore si condensa di nuovo in acqua e l'acqua si congela di nuovo in ghiaccio. E se pensi di non conoscere i processi di sublimazione e desublimazione, non correre alle conclusioni. L'odore di qualsiasi corpo solido non è altro che sublimazione. Alcune delle molecole fuoriescono dal corpo, formando un gas che possiamo annusare. E un esempio del processo inverso sono i motivi sul vetro in inverno, quando il vapore nell'aria, congelandosi, si deposita sul vetro e forma motivi bizzarri.

Stati aggregati della materia(dal latino aggrego - allego, collego) - questi sono stati della stessa sostanza, le transizioni tra le quali corrispondono a bruschi cambiamenti di energia libera, densità e altri parametri fisici della sostanza.
Gas (francese gaz, derivato dal greco caos - caos)- questo è stato aggregato della materia, in cui le forze di interazione delle sue particelle che riempiono l'intero volume loro fornito sono trascurabili. Nei gas, le distanze intermolecolari sono grandi e le molecole si muovono quasi liberamente.

I gas possono essere considerati vapori altamente surriscaldati o a bassa saturazione. Di conseguenza, sopra la superficie di ciascun liquido c'è del vapore. Quando la pressione di vapore sale ad un certo limite, chiamato pressione di vapore saturo, l'evaporazione del liquido si interrompe, poiché il liquido diventa lo stesso. Una diminuzione del volume del vapore saturo provoca parti del vapore, piuttosto che un aumento della pressione. Pertanto, la pressione del vapore non può essere maggiore. Lo stato di saturazione è caratterizzato dalla massa di saturazione contenuta in 1 m3 di massa di vapore saturo, che dipende dalla temperatura. Il vapore saturo può diventare insaturo se si aumenta il volume o se si aumenta la temperatura. Se la temperatura del vapore è molto più alta del punto corrispondente ad una data pressione, il vapore si dice surriscaldato.

Il plasma è un gas parzialmente o completamente ionizzato in cui le densità delle cariche positive e negative sono quasi le stesse. Il sole, le stelle, le nuvole di materia interstellare sono composte da gas: neutri o ionizzati (plasma). A differenza di altri stati di aggregazione, il plasma è un gas di particelle cariche (ioni, elettroni) che interagiscono elettricamente tra loro a grandi distanze, ma non hanno ordini né a corto né a lungo raggio nella disposizione delle particelle.

Liquido- Questo è uno stato di aggregazione di una sostanza, intermedio tra solido e gassoso. I liquidi hanno alcune caratteristiche di un solido (mantiene il suo volume, forma una superficie, ha una certa resistenza alla trazione) e un gas (prende la forma del recipiente in cui si trova). Il movimento termico delle molecole (atomi) di un liquido è una combinazione di piccole fluttuazioni attorno alle posizioni di equilibrio e frequenti salti da una posizione di equilibrio all'altra. Allo stesso tempo, si verificano lenti movimenti delle molecole e le loro oscillazioni all'interno di piccoli volumi, frequenti salti di molecole violano l'ordine a lungo raggio nella disposizione delle particelle e causano la fluidità dei liquidi e piccole oscillazioni attorno alle posizioni di equilibrio causano l'esistenza di brevi -ordine della gamma nei liquidi.

Liquidi e solidi, a differenza dei gas, possono essere considerati mezzi altamente condensati. In essi, le molecole (atomi) si trovano molto più vicine tra loro e le forze di interazione sono diversi ordini di grandezza maggiori rispetto ai gas. Pertanto, liquidi e solidi hanno possibilità di espansione significativamente limitate, ovviamente non possono occupare un volume arbitrario e a costanti mantengono il loro volume, indipendentemente dal volume in cui sono collocati. Le transizioni da uno stato di aggregazione più ordinato nella struttura ad uno meno ordinato possono avvenire anche continuamente. Al riguardo, al posto del concetto di stato di aggregazione, è opportuno utilizzare un concetto più ampio: il concetto di fase.

faseè l'insieme di tutte le parti del sistema che hanno lo stesso Composizione chimica e nelle stesse condizioni. Ciò è giustificato dall'esistenza simultanea di fasi termodinamicamente in equilibrio in un sistema multifase: un liquido con il proprio vapore saturo; acqua e ghiaccio al punto di fusione; due liquidi immiscibili (una miscela di acqua con trietilammina), di concentrazione diversa; l'esistenza di solidi amorfi che conservano la struttura del liquido (stato amorfo).

Stato solido amorfo della materiaè una sorta di stato superraffreddato di un liquido e differisce dai liquidi ordinari per una viscosità significativamente più elevata e valori numerici delle caratteristiche cinetiche.
Stato solido cristallino della materia- questo è uno stato di aggregazione, caratterizzato da grandi forze di interazione tra le particelle di una sostanza (atomi, molecole, ioni). Le particelle di solidi oscillano attorno alle posizioni di equilibrio medio, dette nodi del reticolo cristallino; la struttura di queste sostanze è caratterizzata da un alto grado di ordine (ordine a lungo e corto raggio) - ordine nella disposizione (ordine di coordinamento), nell'orientamento (ordine di orientamento) delle particelle strutturali o ordine nelle proprietà fisiche ( per esempio, nell'orientamento di momenti magnetici o momenti di dipolo elettrico). La regione di esistenza della normale fase liquida per liquidi puri, liquidi e cristalli liquidi è limitata lateralmente basse temperature transizioni di fase, rispettivamente, allo stato solido (cristallizzazione), superfluido e liquido-anisotropo.

Stati aggregati della materia (dal latino aggrego - allego, collego) - questi sono stati della stessa sostanza, le cui transizioni corrispondono a bruschi cambiamenti di energia libera, entropia, densità e altri parametri fisici della sostanza.

Gas (francese gaz, derivato dal greco caos - caos) è uno stato aggregato della materia in cui le forze di interazione delle sue particelle che riempiono l'intero volume loro fornito sono trascurabili. Nei gas, le distanze intermolecolari sono grandi e le molecole si muovono quasi liberamente.

I gas possono essere considerati vapori altamente surriscaldati o a bassa saturazione.
Sopra la superficie di ogni liquido dovuto all'evaporazione c'è del vapore. Quando la pressione di vapore sale ad un certo limite, chiamato pressione di vapore saturo, l'evaporazione del liquido si interrompe, poiché la pressione del vapore e del liquido diventa la stessa.
Una diminuzione del volume del vapore saturo fa condensare parte del vapore, piuttosto che un aumento della pressione. Pertanto, la pressione del vapore non può essere superiore alla pressione del vapore di saturazione. Lo stato di saturazione è caratterizzato dalla massa di saturazione contenuta in 1 m3 di massa di vapore saturo, che dipende dalla temperatura. Il vapore saturo può diventare insaturo se si aumenta il volume o se si aumenta la temperatura. Se la temperatura del vapore è molto più alta del punto di ebollizione corrispondente ad una determinata pressione, il vapore si dice surriscaldato.

Plasma Viene chiamato un gas parzialmente o completamente ionizzato, in cui le densità delle cariche positive e negative sono quasi le stesse. Il sole, le stelle, le nuvole di materia interstellare sono composte da gas: neutri o ionizzati (plasma). A differenza di altri stati di aggregazione, il plasma è un gas di particelle cariche (ioni, elettroni) che interagiscono elettricamente tra loro a grandi distanze, ma non hanno ordini né a corto né a lungo raggio nella disposizione delle particelle.

Liquido - Questo è uno stato di aggregazione di una sostanza, intermedio tra solido e gassoso.

I liquidi hanno alcune caratteristiche di un solido (mantiene il suo volume, forma una superficie, ha una certa resistenza alla trazione) e un gas (prende la forma del recipiente in cui si trova).
Il movimento termico delle molecole (atomi) di un liquido è una combinazione di piccole fluttuazioni attorno alle posizioni di equilibrio e frequenti salti da una posizione di equilibrio all'altra.
Allo stesso tempo, si verificano lenti movimenti delle molecole e le loro oscillazioni all'interno di piccoli volumi, frequenti salti di molecole violano l'ordine a lungo raggio nella disposizione delle particelle e causano la fluidità dei liquidi e piccole oscillazioni attorno alle posizioni di equilibrio causano l'esistenza di brevi -ordine della gamma nei liquidi.

Liquidi e solidi, a differenza dei gas, possono essere considerati mezzi altamente condensati. In essi, le molecole (atomi) si trovano molto più vicine tra loro e le forze di interazione sono diversi ordini di grandezza maggiori rispetto ai gas. Pertanto, liquidi e solidi hanno possibilità di espansione significativamente limitate, ovviamente non possono occupare un volume arbitrario e a pressione e temperatura costanti mantengono il loro volume, indipendentemente dal volume in cui sono collocati. Le transizioni da uno stato di aggregazione più ordinato nella struttura ad uno meno ordinato possono avvenire anche continuamente. Al riguardo, al posto del concetto di stato di aggregazione, è opportuno utilizzare un concetto più ampio: il concetto di fase.

fase è la totalità di tutte le parti del sistema che hanno la stessa composizione chimica e si trovano nello stesso stato. Ciò è giustificato dall'esistenza simultanea di fasi termodinamicamente in equilibrio in un sistema multifase: un liquido con il proprio vapore saturo; acqua e ghiaccio al punto di fusione; due liquidi immiscibili (una miscela di acqua con trietilammina), di concentrazione diversa; l'esistenza di solidi amorfi che conservano la struttura del liquido (stato amorfo).

Stato solido cristallino della materia - questo è uno stato di aggregazione, caratterizzato da grandi forze di interazione tra le particelle di una sostanza (atomi, molecole, ioni). Le particelle di solidi oscillano attorno alle posizioni di equilibrio medio, dette nodi del reticolo cristallino; la struttura di queste sostanze è caratterizzata da un alto grado di ordine (ordine a lungo e corto raggio) - ordine nella disposizione (ordine di coordinamento), nell'orientamento (ordine di orientamento) delle particelle strutturali o ordine nelle proprietà fisiche ( per esempio, nell'orientamento di momenti magnetici o momenti di dipolo elettrico). La regione di esistenza di una normale fase liquida per liquidi puri, liquidi e cristalli liquidi è limitata dal lato delle basse temperature da transizioni di fase, rispettivamente, allo stato solido (cristallizzazione), superfluido e liquido-anisotropico.