Materija Oblici materije (na temelju mikroskopskih svojstava)
U svakodnevnom životu često susrećemo tri različita oblika materije. Postoje krute tvari (na primjer, stijene, željezo itd. ) , tekućine (voda, benzin itd. ) i plinovi (zrak itd. ) . Ova tri oblika materije mogu se razlikovati na temelju njihove sposobnosti održavanja oblika i veličine (pod veličinom mislimo na volumen).
Čvrste tvari obično održavaju fiksni oblik i volumen. Tekućine ne održavaju fiksni oblik, već prilagođavaju svoj oblik posudi u kojoj se nalaze. Na primjer, ako stavimo vodu u čašu, njezin se oblik mijenja u oblik čaše. Ako se voda stavi u kadu, njezin se oblik mijenja u oblik kade. Ako se stavi u plastičnu vrećicu koja propušta, voda će se proliti... he he ... Volumen tekućine obično ostaje konstantan. Ako se čaša vode stavi u kadu , volumen vode ostaje isti kao i čaša. Oblik vode može se mijenjati, ali njezin volumen se nikada ne mijenja. Važno je napomenuti da se volumen krutih tvari i tekućina može promijeniti samo ako se primijeni vrlo velika sila.
Što je s plinom? Plinovi nemaju fiksni oblik ili volumen. Njihov oblik i volumen uvijek se prilagođavaju obliku i volumenu posude u kojoj se nalaze. Na primjer, ako stavimo plin u unutarnju zračnicu automobila, oblik plina se mijenja, baš kao i unutarnja zračnica. Isto vrijedi i za njegov volumen. Kada je unutar gume, plin se širi i ispunjava cijelu gumu . U ovom slučaju, volumen plina se mijenja, baš kao i volumen gume. Ako napuhnemo balon (u njega stavimo zrak), oblik i volumen zraka se mijenjaju, baš kao i oblik i volumen balona.
Do sada smo razlikovali tri agregatna stanja materije samo na temelju njihovih makroskopskih svojstava (makroskopska svojstva = oblik i veličina tvari). Naravno, to se temelji na rezultatima naših svakodnevnih mjerenja i promatranja. Razlike između tri agregatna stanja materije vidjet ćemo na temelju njihovih mikroskopskih svojstava. Svaka tvar sastoji se od atoma ili molekula. Kada kažemo da je stijena čvrsta, nikada ne znamo što se događa s atomima ili molekulama unutar stijene koje je čine čvrstom. Slično je s vodom ili zrakom. Što je to s atomima ili molekulama koje čine vodu što tekući oblik vode i zraka čini nevidljivim?
Oblici materije temeljeni na mikroskopskim svojstvima
Prije nego što raspravimo o razlikama između krutih tvari, tekućina i plinova na temelju njihovih mikroskopskih svojstava, prvo raspravimo sljedeće . Razmotrimo objekt. Na primjer, stijenu... Ako pažljivo pogledamo stijenu, vidjet ćemo da je svaki dio stijene slijepljen. Čak i kada se udara nogom i baca, njezin oblik i veličina se nikada ne mijenjaju (osim ako nije izložena vrlo velikoj sili). Obično svi dijelovi stijene uvijek ostaju kao jedna cjelina. Zašto je to tako? Razmislimo na trenutak...
Dja u kamenu postoji atome ili molekule. Sada pokušajte zamisliti… Zamislite stijenu. Zamislite da je stijena sastavljena od sitnih komadića. Podijelite komadiće stijene na sve manje i manje komadiće… dok ne dosegnu veličinu atoma ili molekula. Zamislite atome kao sitne kuglice. Dok molekule sastoje se od nekoliko kuglica slijepljenih zajedno.
Dakle , stijene sadrže mnogo molekula ili atoma koji su vrlo mali. Možete li zamisliti atome u stijenama?
Promjer jednog atoma je oko 10-10 m. Ako zamislite atom kao kuglu, promjer te kugle je 10-10 metara . Toliko je mala da se ne može vidjeti golim okom... možete je samo zamisliti. Molekule su atomi slijepljeni zajedno, pa su molekule veće od atoma. Ali molekule se također ne mogu vidjeti golim okom...
Čudno je, zar ne, da ti sićušni atomi ili molekule mogu biti u jednoj jedinici... Kad atomi ili molekule ne bi bili u jednoj jedinici, naravno da se svaki dio stijene ne bi lijepio zajedno. Zapravo, svaki dio stijene lijepi se zajedno tako da stijena postaje čvrsta. Zašto se atomi ili molekule ne razdvajaju?
Svakako, atomi ili molekule se privlače. Da se atomi ili molekule ne bi privlačili, naravno da bi letjeli posvuda. Svaki atom ili molekula bi se oprostio od svog prijatelja. Tako bi se fragmenti stijene raspršili posvuda. Fragmenti stijene bi se također raspršili i na kraju ih ne bismo mogli vidjeti. Fragmenti stijene također se sastoje od atoma ili molekula. Veličina atoma je vrlo mala, pa ako bi bili odvojeni, naravno da ih ne bismo mogli vidjeti... Ali stvarnost nije takva.
Stijena izgleda čvrsto, a svaki komadić stijene lijepi se zajedno. Stoga možemo zaključiti da se atomi ili molekule koje čine čvrsti objekt moraju međusobno privlačiti.
Privlačna sila između atoma ili molekula zapravo je elektromagnetska sila. Postojanje ove privlačne sile uzrokuje da se atomi ili molekule približavaju jedni drugima. Kada su pred sudarom , elektroni na najudaljenijem dijelu atoma ili molekula odbijaju se (električno odbijanje). Postojanje ovog odbijanja uzrokuje da se atomi i molekule kreću unatrag. Iako se atomi ili molekule kreću unatrag, zbog privlačne sile ponovno se približavaju jedni drugima. I tako dalje… Atomi ili molekule kreću se naprijed-natrag (vibriraju), održavajući minimalnu udaljenost.
Razlika između krutih tvari, tekućina i plinova na temelju mikroskopskih svojstava zapravo leži u jačini ili slabosti privlačnih sila između atoma ili molekula koje čine ove tri tvari.
Čvrsto
U krutim tvarima, privlačne sile između atoma ili molekula su toliko jake da atomi ili molekule koje čine krutinu uvijek ostaju u fiksnim položajima. Atomi ili molekule u krutim tvarima kreću se naprijed-natrag (vibriraju), ali uvijek vibriraju u istom položaju.
Snažna privlačnost između atoma ili molekula koje čine krutinu razlog je zašto oblik i volumen krutine uvijek ostaju isti. Iako bačen ili udarenOblik stijene ili komada željeza teško je promijeniti jer su privlačne sile između atoma ili molekula vrlo jake. Kada stavite stijenu ili komad željeza u kantu ili kadu, njegov volumen se nikada ne mijenja. Dakle, jake privlačne sile između atoma ili molekula koje čine kruto tijelo ono su što ih drži zajedno i održava njihov čvrsti izgled.
Općenito, položaji atoma ili molekula koje čine krutinu otprilike su onakvi kakvi su prikazani na slici (također poznatoj kao kristalna rešetka). Ova slika je uvećana. Atomi ili molekule su vrlo male.
Tekućina
U tekućinama su privlačne sile između atoma ili molekula slabije, što im omogućuje slobodno kretanje, preklapanje jedni s drugima. Atomi ili molekule koje čine tekućine mogu se kretati kako žele, ali se ne mogu oprostiti od svojih prijatelja. Snaga privlačnih sila i dalje ih sprječava da pobjegnu i rasprše se.
Zato se oblik tekućine može mijenjati, ali njezin volumen ostaje konstantan. Kada stavimo vodu u čašu, privlačne sile između njezinih sastavnih atoma ili molekula su manje jake, pa se oblik vode mijenja u oblik čaše. Kada stavimo vodu u kadu, manje jake privlačne sile između atoma ili molekula omogućuju vodi da se prilagodi obliku kade. VVolumen tekućine uvijek ostaje konstantan jer privlačne sile između atoma ili molekula i dalje mogu držati ih zajedno. ostanite ujedinjeniČaša vode kada se stavi unutrakKada se voda ulije u kadu, volumen vode ostaje isti kao i čaša. Atomi ili molekule koje čine vodu se ne raspršuju pa volumen uvijek ostaje isti.
Položaj atoma ili molekula koje čine tekućinu je kao što je prikazano na slici (strelica pokazuje smjer kretanja).
Plinovite tvari
U plinovitim tvarima, privlačne sile između atoma ili molekula su toliko slabe da atomi ili molekule ne mogu biti u jednoj jedinici. Kreću se kako im je volja jer među njima nema veza. Vrlo slabe privlačne sile uzrokuju da se atomi ili molekule koje čine plinovitu tvar rasprše ili rasprše posvuda. Atomi koji čine plinovitu tvar slobodniji su od atoma koji čine čvrstu ili tekuću tvar.
Položaj atoma ili molekula koje čine plinovitu tvar je približno sljedeći pada slika.
Vrlo slaba sila privlačenja razlog je zašto se oblik i volumen plinova mogu mijenjati i zašto se zrak ne može vidjeti okom. Veličina atoma ili molekula je toliko mala da ako su raspršeni ili raspršeni posvuda, onda ih ne možemo vidjeti. Veličina pijeska ili šećera je mnogo veća od atoma ili molekula tako da iako su raspršeni, zrnca pijeska se i dalje mogu vidjeti okom, iako je to malo teško.
Čvrste tvari i tekućine mogu se vidjeti jer njihovi sastavni atomi ili molekule nisu odvojeni. Jake privlačne sile u čvrstim tvarima i plinovima još uvijek ih mogu držati zajedno. Privlačne sile u plinovima su toliko slabe da ne mogu držati atome ili molekule zajedno. Ova mala privlačna sila je također razlog zašto plinovi i tekućine mogu teći.
