Форми на материята (базирани на микроскопични свойства)
В ежедневието често срещаме три различни форми на материята. Има твърди вещества (например скали, желязо и др. ) , течности (вода, бензин и др .) и газове (въздух и др. ) . Тези три форми на материята могат да бъдат разграничени въз основа на способността им да поддържат формата и размера си (под размер имаме предвид обем).
Твърдите тела обикновено поддържат фиксирана форма и обем. Течностите не поддържат фиксирана форма, а променят формата си според съда, в който се намират. Например, ако сложим вода в чаша, формата ѝ се променя и ще се превърне в чаша. Ако водата се сложи във вана, формата ѝ ще се промени и ще се превърне в вана. Ако се сложи в течаща найлонова торбичка, водата ще се разлее... хе хе ... Обемът на течността обикновено остава постоянен. Ако чаша вода се сложи във вана , обемът на водата остава същият като на чаша. Формата на водата може да се промени, но обемът ѝ никога не се променя. Важно е да се отбележи, че обемът на твърдите тела и течностите може да се промени само ако се приложи много голяма сила.
А какво ще кажете за газа? Газовете нямат фиксирана форма или обем. Тяхната форма и обем винаги се адаптират към формата и обема на съда, в който се намират. Например, ако сложим газ във вътрешната гума на автомобил, формата на газа се променя, точно както вътрешната гума. Същото важи и за неговия обем. Когато е вътре в гумата, газът се разпространява, за да запълни цялата гума . В този случай обемът на газа се променя, точно както обемът на гумата. Ако надуем балон (вкараме въздух в него), формата и обемът на въздуха се променят, точно както формата и обемът на балона.
Досега разграничихме трите състояния на материята само въз основа на техните макроскопични свойства (макроскопични свойства = формата и размерът на веществото). Разбира се, това се основава на резултатите от нашите ежедневни измервания и наблюдения. Ще видим разликите между трите състояния на материята въз основа на техните микроскопични свойства. Всяко вещество се състои от атоми или молекули. Когато казваме, че една скала е твърда, никога не знаем какво се случва с атомите или молекулите вътре в скалата, които я правят твърда. По същия начин е и с водата или въздуха. Какво в атомите или молекулите, които изграждат водата, прави течната форма на водата и въздуха невидима?
Форми на материята, основани на микроскопични свойства
Преди да обсъдим разликите между твърди вещества, течности и газове въз основа на техните микроскопични свойства, нека първо обсъдим следното . Нека разгледаме един обект. Например, скала... Ако погледнем внимателно скала, ще видим, че всяка част от нея е слепена. Дори когато е ритана и хвърляна, формата и размерът ѝ никога не се променят (освен ако не е подложена на много голяма сила). Обикновено всички части на скалата винаги остават едно цяло. Защо е така? Нека помислим за момент...
Dаз съм в камъка има атоми или молекули. Сега се опитайте да си представите… Представете си скала. Представете си, че скалата е съставена от малки парченца. Разделете парчетата скала на все по-малки и по-малки парченца… докато достигнат размера на атоми или молекули. Представете си атомите като малки топчета. Докато молекулите тердири дари няколко топки, слепени заедно.
И така , скалите съдържат много молекули или атоми, които са много малки. Можете ли да си представите атомите в скалите?
Диаметърът на един атом е около 10-10 м. Ако си представите атом като топка, диаметърът на тази топка е 10-10 метра . Тя е толкова малка, че не може да се види с просто око... можете само да си я представите. Молекулите са атоми, слепени заедно, така че молекулите са по-големи от атомите. Но молекулите също не могат да се видят с просто око...
Странно е, нали, че тези малки атоми или молекули могат да бъдат в една единица... Ако атомите или молекулите не бяха в една единица, разбира се, всяка част от скалата нямаше да се слепи. Всъщност, всяка част от скалата се слепва, така че скалата става твърда. Защо атомите или молекулите не се разделят?
Разбира се, атомите или молекулите се привличат взаимно. Ако атомите или молекулите не се привличаха, разбира се, че щяха да се разпръснат навсякъде. Всеки атом или молекула щеше да се сбогува със своя приятел. По този начин фрагментите от скала щяха да се разпръснат навсякъде. Фрагментите от скала също щяха да се разпръснат и в крайна сметка нямаше да можем да ги видим. Фрагментите от скала също са съставени от атоми или молекули. Размерът на атомите е много малък, така че ако бяха разделени, разбира се, нямаше да можем да ги видим... Но реалността не е такава.
Скалата изглежда твърда, като всяко парченце е слепнато. Следователно можем да заключим, че атомите или молекулите, които изграждат твърд обект, трябва да се привличат взаимно.
Силата на привличане между атомите или молекулите всъщност е електромагнитна сила. Съществуването на тази сила на привличане кара атомите или молекулите да се приближават една към друга. Когато са на път да се сблъскат , електроните в най-външната част на атомите или молекулите се отблъскват взаимно (електрическо отблъскване). Съществуването на това отблъскване кара атомите и молекулите да се движат назад. Въпреки че атомите или молекулите се движат назад, поради силата на привличане те отново се приближават една до друга. И така нататък... Атомите или молекулите се движат напред-назад (вибрират), като същевременно поддържат минимално разстояние.
Разликата между твърди вещества, течности и газове, основана на микроскопични свойства, всъщност се състои в силата или слабостта на силите на привличане между атомите или молекулите, които изграждат тези три вещества.
Твърдо
В твърдите тела, силите на привличане между атомите или молекулите са толкова силни, че атомите или молекулите, които изграждат твърдото вещество, винаги остават във фиксирани позиции. Атомите или молекулите в твърдите тела се движат напред-назад (вибрират), но винаги вибрират в една и съща позиция.
Силното привличане между атомите или молекулите, които изграждат твърдото тяло, е причината формата и обемът на твърдото тяло винаги да остават същите. Въпреки че хвърлен или ударенФормата на скала или парче желязо е трудна за промяна, защото силите на привличане между атомите или молекулите са много силни. Когато поставите скала или парче желязо в кофа или вана, обемът им никога не се променя. Така че, силните сили на привличане между атомите или молекулите, които изграждат твърдото тяло, са това, което ги държи заедно и поддържа твърдия им вид.
Като цяло, позициите на атомите или молекулите, които изграждат твърдо вещество, са приблизително както е показано на фигурата (известна още като кристална решетка). Тази фигура е уголемена. Атомите или молекулите са много малки.
Течност
В течностите, силите на привличане между атомите или молекулите са по-слаби, което им позволява да се движат свободно, припокривайки се една с друга. Атомите или молекулите, които изграждат течностите, могат да се движат както си поискат, но не могат да се сбогуват с приятелите си. Силата на силите на привличане все още им пречи да се разпръснат.
Ето защо формата на течността може да се променя, но обемът ѝ остава постоянен. Когато сложим вода в чаша, силите на привличане между съставните ѝ атоми или молекули са по-слаби, така че формата на водата се променя спрямо формата на чашата. Когато сложим вода във вана, по-слабите сили на привличане между атомите или молекулите позволяват на водата да се адаптира към формата на ваната. VОбемът на течността винаги остава постоянен, защото силите на привличане между атомите или молекулите все още са в състояние да ги държат заедно. останете единниЧаша вода, когато се сложи вътреkКогато вода се налее във вана, обемът на водата остава същият като на чаша. Атомите или молекулите, които изграждат водата, не се разпръскват, така че обемът винаги остава същият.
Позицията на атомите или молекулите, които изграждат течността, е както е показано на картинката (стрелката сочи посоката на движение).
Газообразни вещества
В газообразните вещества силите на привличане между атомите или молекулите са толкова слаби, че атомите или молекулите не могат да бъдат в едно цяло. Те се движат както си поискат, защото между тях няма връзки. Много слабите сили на привличане карат атомите или молекулите, които изграждат газообразното вещество, да бъдат разпръснати или разпръснати навсякъде. Атомите, които изграждат газообразното вещество, са по-свободни от атомите , които изграждат твърдото или течното вещество.
Положението на атомите или молекулите, които изграждат газово вещество, е приблизително както следва пада изображение.
Много слабата сила на привличане е причината, поради която формата и обемът на газовете могат да се променят и поради която въздухът не може да се види с око. Размерът на атомите или молекулите е толкова малък, че ако са разпръснати или разпръснати навсякъде, тогава не можем да ги видим. Размерът на пясъка или захарта е много по-голям от атомите или молекулите, така че дори и да са разпръснати, песъчинките все още могат да се видят с око, макар че е малко трудно.
Твърдите тела и течностите могат да се видят, защото съставните им атоми или молекули не са разделени. Силните сили на привличане в твърдите тела и газовете все още са в състояние да ги държат заедно. Силите на привличане в газовете са толкова слаби, че не са в състояние да държат атомите или молекулите заедно. Тази малка сила на привличане е и причината, поради която газовете и течностите могат да текат.
