Viela Vielas formas (pamatojoties uz mikroskopiskām īpašībām)
Ikdienā mēs bieži sastopamies ar trim dažādām matērijas formām. Ir cietas vielas (piemēram, ieži, dzelzs utt. ) , šķidrumi (ūdens, benzīns utt. ) un gāzes (gaiss utt. ) . Šīs trīs matērijas formas var atšķirt, pamatojoties uz to spēju saglabāt savu formu un izmēru (ar izmēru mēs domājam tilpumu).
Cietvielas parasti saglabā fiksētu formu un tilpumu. Šķidrumi nesaglabā fiksētu formu, bet pielāgojas traukam, kurā tie atrodas. Piemēram, ja mēs ievietojam ūdeni glāzē, tā forma mainās uz glāzes formu. Ja ūdeni ievieto vannā, tā forma mainās uz vannas formu. Ja to ievieto caurā plastmasas maisiņā, ūdens izlīs... he he ... Šķidruma tilpums parasti paliek nemainīgs. Ja vannā ievieto glāzi ūdens , ūdens tilpums paliek tāds pats kā glāzei. Ūdens forma var mainīties, bet tā tilpums nekad nemainās. Ir svarīgi atzīmēt, ka cietvielu un šķidrumu tilpums var mainīties tikai tad, ja tiek pielikts ļoti liels spēks.
Kā ar gāzi? Gāzēm nav fiksētas formas vai tilpuma. To forma un tilpums vienmēr pielāgojas trauka formai un tilpumam, kurā tās atrodas. Piemēram, ja mēs ielejam gāzi automašīnas iekšējā kamerā, gāzes forma mainās, tāpat kā iekšējās kameras forma. Tas pats attiecas uz tās tilpumu. Riepā gāze izplatās, piepildot visu riepu . Šajā gadījumā gāzes tilpums mainās, tāpat kā riepas tilpums. Ja mēs piepūšam balonu (iepildām tajā gaisu), gaisa forma un tilpums mainās, tāpat kā balona forma un tilpums.
Līdz šim mēs esam diferencējuši tikai trīs vielas stāvokļus, pamatojoties uz to makroskopiskajām īpašībām (makroskopiskās īpašības = vielas forma un izmērs). Protams, tas ir balstīts uz mūsu ikdienas mērījumu un novērojumu rezultātiem. Mēs redzēsim atšķirības starp trim vielas stāvokļiem, pamatojoties uz to mikroskopiskajām īpašībām. Katra viela sastāv no atomiem vai molekulām. Kad mēs sakām, ka iezis ir ciets, mēs nekad nezinām, kas notiek ar atomiem vai molekulām ieža iekšpusē , kas padara to cietu. Tāpat ir ar ūdeni vai gaisu. Kas tieši atomos vai molekulās, kas veido ūdeni, padara ūdens un gaisa šķidro formu neredzamu?
Vielas formas, kuru pamatā ir mikroskopiskās īpašības
Pirms apspriest atšķirības starp cietvielām, šķidrumiem un gāzēm, pamatojoties uz to mikroskopiskajām īpašībām, vispirms apspriedīsim sekojošo . Apskatīsim objektu. Piemēram, akmeni... Ja mēs uzmanīgi aplūkosim akmeni, mēs redzēsim, ka katra tā daļa ir salipusi kopā. Pat tad, kad to sper un met, tā forma un izmērs nekad nemainās (ja vien tas netiek pakļauts ļoti lielam spēkam). Parasti visas klints daļas vienmēr paliek kā viena vienība. Kāpēc tas tā ir? Padomāsim uz brīdi...
Des akmenī tur ir atomus vai molekulas. Tagad mēģiniet iztēloties… Iztēlojieties akmeni. Iztēlojieties, ka akmens sastāv no sīkiem gabaliņiem. Sadaliet akmens gabalus arvien mazākos gabaliņos… līdz tie sasniedz atomu vai molekulu lielumu. Iztēlojieties atomus kā sīkas bumbiņas. Kamēr molekulas sastāv no vairākas kopā salipušas bumbiņas.
Tātad , iežos ir daudz ļoti mazu molekulu vai atomu. Vai varat iedomāties atomus iežos?
Viena atoma diametrs ir aptuveni 10‐10 m. Ja iztēlojaties atomu kā bumbu, šīs bumbas diametrs ir 10‐10 metri . Tā ir tik maza, ka to nevar redzēt ar neapbruņotu aci... to var tikai iedomāties. Molekulas ir kopā salipuši atomi, tāpēc molekulas ir lielākas par atomiem. Bet molekulas arī nevar redzēt ar neapbruņotu aci...
Dīvaini, vai ne, ka šie sīkie atomi vai molekulas var atrasties vienā vienībā... Ja atomi vai molekulas nebūtu vienā vienībā, protams, katra ieža daļa nesaliptu kopā. Patiesībā katra ieža daļa salipst kopā, tāpēc iezis kļūst ciets. Kāpēc atomi vai molekulas neatdalās?
Protams, atomi vai molekulas pievelk viens otru. Ja atomi vai molekulas nepievilktu viens otru, protams, tie lidotu visur. Katrs atoms vai molekula atvadītos no sava drauga. Tādējādi iežu fragmenti tiktu izkaisīti visur. Arī iežu fragmenti izkaisītos, un galu galā mēs tos vairs nevarētu redzēt. Arī iežu fragmenti sastāv no atomiem vai molekulām. Atomu izmērs ir ļoti mazs, tāpēc, ja tie būtu atdalīti, protams, mēs tos nevarētu redzēt... Bet realitātē tā nav.
Iezis izskatās ciets, un katrs ieža gabals ir salipis kopā. Tādēļ varam secināt, ka atomiem vai molekulām, kas veido cietu objektu, ir jāpievelk viens otru.
Pievilkšanās spēks starp atomiem vai molekulām patiesībā ir elektromagnētiskais spēks. Šī pievilkšanās spēka esamība liek atomiem vai molekulām tuvoties vienam otram. Kad tie gatavojas sadurties , elektroni atomu vai molekulu ārējā daļā atgrūžas viens otru (elektriskā atgrūšanās). Šīs atgrūšanās esamība liek atomiem un molekulām kustēties atpakaļ. Pat ja atomi vai molekulas pārvietojas atpakaļ, pievilkšanās spēka dēļ tie atkal tuvojas viens otram. Un tā tālāk… Atomi vai molekulas pārvietojas uz priekšu un atpakaļ (vibrē), saglabājot minimālu attālumu.
Atšķirība starp cietvielām, šķidrumiem un gāzēm, pamatojoties uz mikroskopiskām īpašībām, patiesībā slēpjas pievilcīgo spēku stiprumā vai vājumā starp atomiem vai molekulām, kas veido šīs trīs vielas.
Cieta
Cietvielās pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām ir tik spēcīgi, ka atomi vai molekulas, kas veido cieto vielu, vienmēr paliek fiksētās pozīcijās. Atomi vai molekulas cietvielās pārvietojas uz priekšu un atpakaļ (vibrē), bet tie vienmēr vibrē vienā un tajā pašā pozīcijā.
Spēcīgā pievilkšanās starp atomiem vai molekulām, kas veido cietu vielu, ir iemesls, kāpēc cietas vielas forma un tilpums vienmēr paliek nemainīgi. Lai gan mests vai sistsIeža vai dzelzs gabala formu ir grūti mainīt, jo pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām ir ļoti spēcīgi. Ievietojot iezi vai dzelzs gabalu spainī vai vannā, tā tilpums nekad nemainās. Tātad spēcīgie pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām, kas veido cietu vielu, ir tie, kas tos satur kopā un saglabā to cieto izskatu.
Parasti cietvielu veidojošo atomu vai molekulu pozīcijas ir aptuveni tādas, kā parādīts attēlā (saukts arī par kristāla režģi). Šis attēls ir palielināts. Atomi vai molekulas ir ļoti mazas.
Šķidrums
Šķidrumos pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām ir mazāk spēcīgi, ļaujot tiem brīvi pārvietoties, pārklājoties vienam ar otru. Atomi vai molekulas, kas veido šķidrumus, var pārvietoties, kā vien vēlas, taču tie nevar atvadīties no saviem draugiem. Pievilkšanās spēku stiprums joprojām neļauj tiem izklīst un izklīst.
Tāpēc šķidruma forma var mainīties, bet tā tilpums paliek nemainīgs. Kad mēs ielejam ūdeni glāzē, pievilkšanās spēki starp tā atomiem vai molekulām ir mazāk spēcīgi, tāpēc ūdens forma mainās atbilstoši stikla formai. Kad mēs ielejam ūdeni vannā, mazāk spēcīgie pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām ļauj ūdenim pielāgoties vannas formai. VŠķidruma tilpums vienmēr paliek nemainīgs, jo pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām joprojām spēj tos saturēt kopā. saglabājiet vienotībuGlāze ūdens, kad ievietotakKad vannā ielej ūdeni, ūdens tilpums paliek tāds pats kā glāzē. Atomi vai molekulas, kas veido ūdeni, neizklīst, tāpēc tilpums vienmēr paliek nemainīgs.
Šķidrumu veidojošo atomu vai molekulu novietojums ir parādīts attēlā (bultiņa norāda kustības virzienu).
Gāzveida vielas
Gāzveida vielās pievilkšanās spēki starp atomiem vai molekulām ir tik vāji, ka atomi vai molekulas nevar atrasties vienā vienībā. Tie pārvietojas, kā vien vēlas, jo starp tiem nav saišu. Ļoti vājie pievilkšanās spēki izraisa to, ka gāzveida vielu veidojošie atomi vai molekulas ir izkliedētas vai izkliedētas visur. Atomi, kas veido gāzveida vielu, ir brīvāki nekā atomi, kas veido cietvielu vai šķidru vielu.
Gāzveida vielu veidojošo atomu vai molekulu pozīcija ir aptuveni šāda pada attēls.
Ļoti vājais pievilkšanās spēks ir iemesls, kāpēc gāzu forma un tilpums var mainīties un kāpēc gaisu nevar redzēt ar aci. Atomu vai molekulu izmērs ir tik mazs, ka, ja tie ir izkaisīti vai izkliedēti visur, tad mēs tos nevaram redzēt. Smilšu vai cukura izmērs ir daudz lielāks nekā atomu vai molekulu izmērs, tāpēc, pat ja tie ir izkaisīti, smilšu graudus joprojām var redzēt ar aci, lai gan tas ir nedaudz sarežģīti.
Cietvielas un šķidrumus var redzēt, jo to sastāvā esošie atomi vai molekulas nav atdalīti. Spēcīgie pievilkšanās spēki cietvielās un gāzēs joprojām spēj tos saturēt kopā. Gāzēs pievilkšanās spēki ir tik vāji, ka tie nespēj saturēt atomus vai molekulas kopā. Šis nelielais pievilkšanās spēks ir arī iemesls, kāpēc gāzes un šķidrumi var plūst.
