§ 5. Агрегатні стани речовини. Фізичні властивості твердих тіл, рідин і газів

Агрегатні перетворення речовини. За вікном падає сніг. Сніжинки осідають на гілках дерев, кущах, вкриваючи землю білим килимом. Із чого утворилася красива сніжинка?

Молекули води, що входять до її складу, перебували у вигляді пари у повітрі. А ще раніше вони могли входити до складу вод океану, річки або води, що її засвоїла рослина. Завдяки випаровуванню з поверхні водойми або листків рослини вода потрапляє у повітря.

Вода може перебувати в трьох станах — газоподібному, рідкому і твердому. Молекули тієї самої речовини у твердому, рідкому й газоподібному станах ті самі, вони нічим не відрізняються одна від одної. Той або інший стан речовини визначається

розташуванням, характером руху та взаємодії частинок, з яких вона складається (мал. 14,1 — 3). Ці ж характеристики визначають і фізичні властивості тіл — механічні, теплові, електричні та ін.

У газах при атмосферному тиску відстань між молекулами набагато більша від розмірів самих молекул, тому вони слабо притягуються одна до одної, і якщо газу не перешкоджають стінки посудини, його молекули розлітаються.

У рідинах і твердих тілах молекули розміщені ближче одна до одної, взаємодія між ними значна. Тому молекули в рідинах і особливо твердих тілах не можуть далеко віддалятися одна від одної.

Нагріваючи, можна перевести тіло із твердого стану в рідкий (наприклад, розплавити лід чи свинець), а з рідкого — у газоподібний (перетворити воду на пару). Охолоджуючи газ, можна одержати рідину, а з рідини — тверду речовину.

Перехід речовини з твердого стану в рідкий називають плавленням. Щоб розплавити кристалічну речовину, треба спочатку нагріти її до певної

температури. Температуру, при якій речовина плавиться, називають температурою плавлення речовини.

Усі кристалічні речовини мають певну температуру плавлення. Одні кристалічні речовини плавляться при низькій температурі, інші — при високій. Лід, наприклад, плавиться при температурі О С, свинець — при 327°С, вольфрам — при 3 387 С.

Перехід кристалічної речовини з рідкого стану у твердий називають твердненням, або кристалізацією.

Щоб розплавлена речовина почала тверднути, вона має бути охолоджена до певної температури. Температуру, при якій речовина твердне, називають температурою тверднення.

Дослідження показують, що кристалічні речовини тверднуть при тій самій температурі, при якій плавляться. Наприклад, вода кристалізується (а лід плавиться) при 0 С, мідь плавиться і кристалізується при температурі 1 085 С. Під час процесу плавлення чи тверднення температура тіла не змінюється.

Якщо рідині надати енергії, температура її підвищиться, молекули рухатимуться швидше. Деякі з них матимуть кінетичну енергію, більшу від енергії притягання між молекулами. Вони будуть відриватися від поверхні рідини — речовина переходитиме з рідкого в газоподібний стан.

Густина однієї і тієї ж речовини в різних агрегатних станах різна. Наприклад густина води — 1 000 кг/м^. Ви будете вивчати різні фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах. Особливу увагу приділяйте механічним, тепловим, та іншим властивостям твердих тіл. Вода — найважливіша і найцікавіша для людини рідина.

З курсу фізики 7 класу ви знаєте, що однією з

* ·

найважливіших характеристик тіла є маса. її можна визначити за допомогою зважування на терезах.

Якщо виготовити з різних матеріалів тіла однакового об’єму і зважити їх, то можна помітити, що їх маса є різною. Це визначається особливостями внутрішньої будови тих речовин, із яких складаються ці тіла.

Масу тіла можна визначити, знаючи його об’єм і густину. Густиною речовини називається фізична величина, яка чисельно дорівнює відноиіенню маси тіла до його об’єму. Позначається густина грецькою буквою г («ро»).

Речовини можуть перебувати в різних агрегатних станах залежно від їх температури. У різних агрегатних станах речовини мають різні густину та інші фізичні властивості.

1. У яких агрегатних станах перебувають речовини в довкіллі? 2. Чому гази заповнюють всю посудину, у якій перебувають? 3. Чому рідини важко стиснути? 4. Чому речовина переходить з одного агрегатного стану в інший? 5. Чи відрізняються молекули води, льоду і водяної пари? ? 1. Як пояснити збереження форми і об’єму кристалічними тілами? 2. Як пояснити існування речовини в різних агрегатних станах на основі положень молекулярно-кінетичної теорії? 3. Як до пояснення агрегатних перетворень речовини застосувати закон збереження маси речовини?

Про деякі особливості води

Особливості агрегатних перетворень води і залежність густини води від температури мають дуже важливе значення у природі.

Розглянемо процес замерзання водойми. Верхній шар води від зимового повітря охолоджується, стискається, густина води стає більшою. Унаслідок цього верхні, більш холодні шари води опускаються нижче, поступаючись місцем теплішим шарам води, які піднімаються знизу. Так триває доти, доки температура води не сягне 4 C і її густина не стане найбільшою. Унаслідок цього вода, що має температуру 4 С, опускається на дно.

Шари води з меншою густиною будуть знаходитися вище, і тому шар води з температурою З C опиниться над шаром води з температурою 4 Т. Ще вище розміститься шар води з температурою 2 °С і т.д. (мал. 15). Вода на поверхні водойми почне замерзати, утворюючи кригу, що плаватиме на поверхні водойми. Рибам, жабам, ракам та іншим мешканцям водойми взимку живеться не так добре, як літньої пори, але вони захищені від морозів.

А що, якби густина води збільшувалася при охолодженні до О С? У цьому разі вода, постійно перемішуючись, набула б температури ОТ), а потім почалося б утворення криги, і водойма досить швидко

промерзла б аж до дна. За таких умов організми, для яких рідка вода є середовищем життя, звичайно, не змогли б існувати.

Те, що густина води найбільша при 4 °С, має велике значення для життєдіяльності організмів. Зверніть увагу на різницю густини води при О С, 4 С, 20 С. Така мала різниця, а такі важливі її наслідки у природі!

Це матеріал з підручника Фізика 8 клас Гуз