Вещество. Формы вещества (на основе микроскопических свойств).
В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с тремя различными формами материи. Это твердые вещества (например, камни, железо и т. д. ) , жидкости (вода, бензин и т. д. ) и газы (воздух и т. д. ) . Эти три формы материи можно различить по их способности сохранять свою форму и размер (под размером мы подразумеваем объем).
Твердые тела обычно сохраняют постоянную форму и объем. Жидкости не сохраняют постоянную форму, а адаптируют свою форму к емкости, в которой находятся. Например, если мы нальем воду в стакан, ее форма изменится на форму стакана. Если налить воду в ванну, ее форма изменится на форму ванны. Если налить ее в протекающий полиэтиленовый пакет, вода прольется... хе-хе ... Объем жидкостей обычно остается постоянным. Если стакан воды налить в ванну , объем воды останется таким же, как у стакана. Форма воды может меняться, но ее объем никогда не меняется. Важно отметить, что объем твердых тел и жидкостей может изменяться только при приложении очень большой силы.
А что насчет газа? Газы не имеют фиксированной формы или объема. Их форма и объем всегда адаптируются к форме и объему емкости, в которой они находятся. Например, если мы накачаем газом автомобильную камеру, форма газа изменится, как и сама камера. То же самое относится и к его объему. Находясь внутри шины, газ растекается, заполняя всю шину . В этом случае объем газа изменится, как и объем шины. Если мы надуем воздушный шар (накачаем в него воздух), форма и объем воздуха изменятся, как и форма и объем шара.
До сих пор мы различали три состояния вещества только на основе их макроскопических свойств (макроскопические свойства = форма и размер вещества). Конечно, это основано на результатах наших ежедневных измерений и наблюдений. Мы рассмотрим различия между тремя состояниями вещества на основе их микроскопических свойств. Каждое вещество состоит из атомов или молекул. Когда мы говорим, что камень твердый, мы никогда не знаем, что происходит с атомами или молекулами внутри камня, что делает его твердым. То же самое с водой или воздухом. Что такого в атомах или молекулах, составляющих воду, что делает жидкую форму воды и воздуха невидимой?
Формы материи, основанные на микроскопических свойствах.
Прежде чем обсуждать различия между твердыми телами, жидкостями и газами на основе их микроскопических свойств, давайте сначала рассмотрим следующее . Рассмотрим какой-нибудь объект. Например, камень... Если мы внимательно посмотрим на камень, то увидим, что каждая его часть скреплена между собой. Даже если его пнуть или бросить, его форма и размер никогда не меняются (если только на него не действует очень большая сила). Обычно все части камня всегда остаются единым целым. Почему так происходит? Давайте подумаем немного...
Dя в камне есть атомы или молекулы. Теперь попробуйте представить… Представьте камень. Представьте, что камень состоит из мельчайших кусочков. Разделите эти кусочки камня на все более мелкие части… пока они не достигнут размера атомов или молекул. Представьте атомы как крошечные шарики. А молекулы… terdiri dari несколько слипшихся шариков.
Итак , горные породы содержат множество очень маленьких молекул или атомов. Можете ли вы представить себе атомы в горных породах?
Диаметр отдельного атома составляет примерно 10⁻¹⁰ м. Если представить атом в виде шара, то диаметр этого шара равен 10⁻¹⁰ метрам . Он настолько мал, что его нельзя увидеть невооруженным глазом… его можно только представить. Молекулы — это атомы, соединенные вместе, поэтому молекулы крупнее атомов. Но молекулы также нельзя увидеть невооруженным глазом…
Странно, не правда ли, что эти крошечные атомы или молекулы могут быть единым целым... Если бы атомы или молекулы не были единым целым, конечно, каждая часть породы не сливалась бы вместе. На самом деле, каждая часть породы слипается, так что порода становится твердой. Почему же атомы или молекулы не разделяются?
Безусловно, атомы или молекулы притягиваются друг к другу. Если бы атомы или молекулы не притягивались, они бы, конечно, разлетелись повсюду. Каждый атом или молекула попрощались бы со своим другом. Таким образом, фрагменты горных пород были бы рассеяны повсюду. Фрагменты горных пород также разлетелись бы, и в конце концов мы не смогли бы их увидеть. Фрагменты горных пород также состоят из атомов или молекул. Размер атомов очень мал, поэтому, если бы они были разделены, мы, конечно, не смогли бы их увидеть... Но в реальности все не так.
Камень выглядит твердым, все его куски скреплены между собой. Следовательно, можно заключить, что атомы или молекулы, составляющие твердый объект, должны притягиваться друг к другу.
Сила притяжения между атомами или молекулами на самом деле является электромагнитной силой. Наличие этой силы притяжения заставляет атомы или молекулы приближаться друг к другу. Когда они вот-вот столкнутся , электроны на самых внешних поверхностях атомов или молекул отталкиваются друг от друга (электрическое отталкивание). Наличие этого отталкивания заставляет атомы и молекулы двигаться назад. Даже несмотря на движение назад, из-за силы притяжения они снова сближаются друг с другом. И так далее… Атомы или молекулы движутся взад и вперед (вибрируют), сохраняя при этом минимальное расстояние.
Разница между твердыми телами, жидкостями и газами, основанная на микроскопических свойствах, на самом деле заключается в силе или слабости сил притяжения между атомами или молекулами, составляющими эти три вещества.
Твердый
В твердых телах силы притяжения между атомами или молекулами настолько сильны, что атомы или молекулы, составляющие твердое тело, всегда остаются в фиксированных положениях. Атомы или молекулы в твердых телах движутся взад и вперед (вибрируют), но всегда вибрируют в одном и том же положении.
Сильное притяжение между атомами или молекулами, составляющими твердое тело, является причиной того, почему форма и объем твердого тела всегда остаются неизменными. Хотя брошенный или ударФорму камня или куска железа трудно изменить, потому что силы притяжения между атомами или молекулами очень сильны. Когда вы помещаете камень или кусок железа в ведро или ванну, его объем никогда не меняется. Таким образом, сильные силы притяжения между атомами или молекулами, составляющими твердое тело, удерживают их вместе и поддерживают их твердый вид.
В общем, расположение атомов или молекул, составляющих твердое тело, приблизительно соответствует изображению на рисунке (также известном как кристаллическая решетка). Рисунок увеличен. Атомы или молекулы очень малы.
Жидкость
В жидкостях силы притяжения между атомами или молекулами менее сильны, что позволяет им свободно двигаться, перекрывая друг друга. Атомы или молекулы, составляющие жидкости, могут двигаться как им угодно, но они не могут попрощаться со своими «друзьями». Сила сил притяжения по-прежнему препятствует их отрыву и рассеиванию.
Именно поэтому форма жидкости может меняться, а её объём остаётся постоянным. Когда мы наливаем воду в стакан, силы притяжения между составляющими её атомами или молекулами ослабевают, поэтому форма воды принимает форму стакана. Когда мы наливаем воду в ванну, ослабленные силы притяжения между атомами или молекулами позволяют воде адаптироваться к форме ванны. VОбъем жидкости всегда остается постоянным, поскольку силы притяжения между атомами или молекулами по-прежнему способны удерживать их вместе. оставайтесь единымиСтакан воды, когда его наливают.kКогда воду наливают в ванну, её объём остаётся таким же, как у стакана. Атомы или молекулы, составляющие воду, не рассеиваются, поэтому объём всегда остаётся неизменным.
Положение атомов или молекул, составляющих жидкость , показано на рисунке (стрелка указывает направление движения).
Газообразные вещества
В газообразных веществах силы притяжения между атомами или молекулами настолько слабы, что атомы или молекулы не могут находиться в одном целом. Они движутся как им заблагорассудится, потому что между ними нет связей. Очень слабые силы притяжения приводят к тому, что атомы или молекулы, составляющие газообразное вещество, рассеяны или находятся повсюду. Атомы, составляющие газообразное вещество, более свободны, чем атомы, составляющие твердое или жидкое вещество.
Положение атомов или молекул, составляющих газообразное вещество, приблизительно следующее. на картина.
Очень слабая сила притяжения является причиной того, почему форма и объем газов могут изменяться, и почему воздух невидим для невооруженного глаза. Размер атомов или молекул настолько мал, что если они рассеяны повсюду, то мы их не увидим. Размер песчинок или сахарных зерен намного больше атомов или молекул, поэтому даже если они рассеяны, песчинки все еще можно увидеть невооруженным глазом, хотя это и немного затруднительно.
Твердые тела и жидкости можно наблюдать, потому что составляющие их атомы или молекулы не разделены. Сильные силы притяжения в твердых телах и газах все еще способны удерживать их вместе. Силы притяжения в газах настолько слабы, что они не способны удерживать атомы или молекулы вместе. Эта небольшая сила притяжения также является причиной того, почему газы и жидкости могут течь.
