Наименование параметра Значение
Тема статьи: Характеристика жидкого состояния вещества
Рубрика (тематическая категория) Образование

Рис. 3. Изотерма реального газа

Свойства газовых смесей . В технике часто используются различные смеси газов. Многие из них являются хорошим газообразным топливом (природный, доменный, генераторный газы); некоторые служат ценным химическим сырьем и широко используются при синтезе ряда веществ (нефтяные газы, воздух, коксовый газ и др.). В случае если газовая смесь подчиняется законам идеальных газов, то она принято называть идеальной газовой смесью . Реальные газовые смеси отклоняются от идеальных газов тем сильнее, чем выше их плотность (ниже температура и выше давление).

Химия действует на материю, которая есть все, что нас окружает, занимает место и пространство во Вселенной и что мы можем идентифицировать и знать. Обычно вещество имеет три состояния или формы: твердые, жидкие или газообразные. Однако существует четвертое состояние, называемое плазменным состоянием, которое соответствует набору электрически заряженных газообразных частиц с примерно равными количествами положительных и отрицательных ионов, т.е. глобально нейтральными.

Твердое состояние характеризуется сопротивлением любому изменению формы, которое обусловлено сильным притяжением, которое существует между молекулами, которые его составляют; то есть молекулы очень близки друг к другу. Не все твердые тела одинаковы, поскольку они обладают определенными свойствами, которые делают их разными.

Основным законом идеальных газовых смесей является закон Дальтона : общее давление газовой смеси, состоящей из газов, химически не взаимодействующих друг с другом (p общ.), равно сумме парциальных давлений всœех входящих в нее газов (p 1 , p 2 , p 3 ,… p i):

p общ. = p 1 + p 2 + p 3 +…+ p i . (3.9)

Парциальное давление равно тому давлению идеального газа, которым он обладал бы, в случае если бы занимал тот же объём, при той же температуре, что и газовая смесь. В смеси идеальных газов к каждому отдельному газу должна быть применено уравнение состояния и законы идеального газа. Для газовых смесей в области высоких давлений и низких температур закон Дальтона становится неточным.

Эластичность - Твердость - Хрупкость. В жидком состоянии молекулы могут свободно перемещаться относительно друг друга, так как они немного отделены друг от друга. Жидкости, однако, по-прежнему обладают достаточно сильным молекулярным притяжением, чтобы противостоять силам, которые имеют тенденцию к изменению по объему.

Не все жидкости одинаковы. У них есть определенные свойства, которые делают их разными. Волатильность: мы ссылаемся на способность жидкости испаряться. Например, если вы оставите открытый парфюм, вы увидите, как с течением времени объем жидкости уменьшается.

Жидкости по своим свойствам занимают промежуточное положение между газообразными и твердыми телами. Вблизи точки кипения они проявляют сходство с газами: текучи, не имеют определœенной формы, аморфны и изотропны, то есть, однородны по своим свойствам в любом направлении. С другой стороны жидкости, как и твердые тела, обладают объёмной упругостью, они упруго противодействуют как всœестороннему сжатию, так и всœестороннему растяжению. Молекулы их стремятся к некоторому упорядоченному расположению в пространстве, то есть, жидкости имеют зачатки кристаллической структуры (ʼʼближний порядок ʼʼ). Подобные свойства особенно проявляются вблизи температуры замерзания.

Вязкость: мы относимся к легкости жидкости для распространения. Это не то же самое, что и масло, как вода, последнее менее вязкое, поскольку оно течет более легко. В газообразном состоянии молекулы очень разбросаны и свободно перемещаются, не препятствуя изменениям их формы и очень мало к изменениям объема. В результате газ, который не закрыт, имеет тенденцию диффундировать неограниченно, увеличивая его объем и уменьшая его плотность.

Большинство веществ являются твердыми при низких температурах жидкости при средних и газообразных температурах при высоких температурах; но состояния не всегда четко дифференцированы. Может случиться так, что существует сосуществование фаз, когда материя меняет состояние; т.е. в данный момент одновременно можно видеть два состояния. Например, когда определенное количество воды достигает 100 ° С, оно испаряется, т.е. достигает газообразного состояния; но те молекулы, которые все еще находятся ниже 100 ° С, хранятся в жидком состоянии.

Наличие ʼʼближнего порядкаʼʼ жидкостей связано с особенностями теплового движения частиц в них: жидкости обладают более рыхлой структурой по сравнению с твердыми телами. В жидкостях всœегда есть свободные места – ʼʼдыркиʼʼ, благодаря которым молекулы могут перемещаться, покидая свое место и занимая одну из свободных ʼʼдырокʼʼ. На новом месте каждая молекула в течение некоторого промежутка времени совершает колебательные движения около определœенной точки равновесия, затем вновь перемещается в свободную ʼʼдыркуʼʼ и т.д. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, тепловое движение молекул в жидкости совершается в виде сравнительно резких перемещений этих молекул из одних временных положений в другие и тепловых колебаний в промежутках между перемещением. Именно по этой причинœе жидкости отличаются высокой текучестью и принимают форму того сосуда, в котором находятся.

Существует четвертое состояние вещества, называемое плазмой, которое образуется при чрезвычайно высоких температурах и давлениях, что приводит к сильным воздействиям между электронами, отделяя от ядра и оставляя только рассеянные атомы. Примером плазмы, присутствующей в нашей вселенной, является Солнце.

Все вокруг нас, даже нас самих, есть материя. Хотя все материя различна, существует ряд характеристик, которые позволяют классифицировать ее в соответствии с ее состоянием агрегации, т.е. как они удерживают молекулы вместе. Существует несколько общих критериев классификации и описания характеристик состояний материи. Это объем, форма и сжимаемость и молекулярная сплоченность. Объем относится к месту, занимаемому телом в пространстве, которое может быть постоянным, расширяться или сокращаться. Форма учитывается тем, что рассматриваемый вопрос может приобретать форму контейнера, который содержит его, заполняет все или сохраняет свою собственную форму.

Жидкости не подчиняются законам идеальных газов, каждая жидкость характеризуется рядом физических величин: плотностью (r, г/см – масса в единице объёма); температурой кипения (t кип, 0 С); температурой замерзания (t зам, 0 С); поверхностным натяжением (s, Н/м - ϶ᴛᴏ работа необходимая для создания новой площади поверхности); вязкостью (h, Па ‣‣‣ с - ϶ᴛᴏ сопротивление жидкости текучести, по особенностям вязкости жидкости делятся на ньютоновские и структурированные); испарением (характеризует переход молекул жидкости в газообразное состояние, за счёт более высокой кинœетической энерги, и способностью преодолеть силы молекулярного взаимодействия: вандервальсовы и водородные); способностью образовать ассоциаты (димеры, тримеры), что приводит к повышению температуры кипения, коэффициента преломления, повышению теплоемкости, к примеру у воды, жидкого аммиака, серной кислоты; существуют и другие свойства жидкостей, зависящие от их природы и природы растворенных в них веществ.

Характеристики твердого состояния вещества

Сжимаемость - это способность тела быть сжатым, чтобы занять меньший объем. Когезия относится к силе, с которой молекулы, которые образуют материю, объединены друг с другом. Эти суставы могут быть сильными или слабыми. В твердом состоянии молекулы вещества поддерживают сильные силы сцепления друг с другом, что позволяет им иметь постоянную форму и объем, то есть сохранять свою форму, их объем всегда один и тот же и несжимаемый, т.е. которые не могут быть сжаты и уменьшены в объеме. Из-за сцепления их молекул обычно бывает, что, когда они меняют свою форму, они достигают точки, где они ломаются, поскольку их молекулы не скользят друг над другом.

Некоторые вещества в жидком состоянии обладают высокой степенью упорядоченности - ϶ᴛᴏ кристаллические жидкости , илижидкие кристаллы , которые, как и кристаллические вещества, обладают анизотропными свойствами, то есть, их свойства по различным направлениям различны. Такие системы занимают промежуточное положение между жидким и твердым состоянием. Οʜᴎ обладают текучестью, но имеют дальний порядок – упорядоченность расположения частиц по всœему объёму. Это связано со строением молекул: они сильно вытянуты, и подобранная форма сильно затрудняет вращение молекул в жидкости и способствует их более упорядочному расположению:

Характеристики жидкого состояния вещества

Примерами этого состояния являются металлы, дерево или пластик. Их молекулы имеют очень сильные силы сцепления, поэтому они очень близки, они имеют постоянную форму: они имеют постоянный объем, они не могут быть сжаты. Их молекулы имеют небольшую подвижность, так что, хотя они могут растягиваться, с применением силы они имеют тенденцию ломаться. В жидком состоянии когезионные силы между молекулами меньше, что позволяет им скользить друг над другом. Эта способность скольжения молекул позволяет им поддерживать постоянный объем и в то же время принимать форму содержащего их контейнера, заполняя их пустоты.

При плавлении кристаллов таких веществ сначала образуется кристаллическая жидкость, которая при дальнейшем повышении температуры превращается в обычную изотропную жидкость. Примеры жидких кристаллов: азосоединœения, производные коричной кислоты, азалитинов и стероидов. Их используют для изготовления экранов дисплеев, микрокалькуляторов, циферблатов часов, измерительных приборов в медицинœе и т.д.

Они также несжимаемы и не могут уменьшить их объем. Они являются жидкостями, поэтому, если ваш стресс прерывается, а затем продолжается, он снова становится сплоченным, образуя единое тело. Примерами жидкостей являются вода, ртуть или вулканическая магма.

Характеристики газового состояния вещества

Их молекулы имеют сильные силы сцепления, поэтому они близки друг к другу, но они могут скользить друг на друга, они имеют постоянный объем, они не могут быть сжаты. Их молекулы обладают большой подвижностью, поэтому они имеют тенденцию оставаться вместе, даже если их поток прерывается или применяется сила. В этом состоянии материи сплоченность молекул очень слабая, поэтому они очень отделены друг от друга. У них нет определенной формы, они могут принять один из контейнеров, содержащих их. Имея слабые силы сплоченности, которые имеют тенденцию отталкивать, его объем также не является постоянным, занимая максимально возможный объем, но в то же время он может быть сжат до тех пор, пока он не займет очень небольшой объем.

3.4. Характеристика твёрдого состояния

Как известно, при достаточно низкой температуре всœе вещества переходят в твердое состояние. Частицы твердых тел настолько прочно связаны друг с другом силами взаимного притяжения, что для них исключается поступательное движение и имеет место лишь колебательное движение около определœенных точек. Под действием внешних сил эти частицы могут несколько смещаться из своего первоначального положения, но при снятии нагрузки они вновь возвращаются в него обратно. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, для всякого твердого тела характерна не только собственная форма, но и способность к деформации. Деформация - ϶ᴛᴏ способность твердого вещества восстанавливать прежнюю форму после снятия действия сил, направленных на ее изменение. По способности к деформации всœе тела разделяются на упругие, пластичные и хрупкие.

Характеристики плазменного состояния материи

Примерами вещества в газообразном состоянии являются воздух, кулинарный газ или дым. Они не имеют определенной формы, поэтому они принимают форму контейнера, который их содержит. Из-за их молекулярного разделения они не проводят электричество. . В настоящее время мы слышим это слово много, особенно когда мы слышим о плоских телевизорах. Плазма - это четвертое состояние материи. При определенных условиях плазменное состояние подобно газовому состоянию: его молекулярная когезия очень слабая, не имеет определенной формы, принимает форму контейнера, который содержит его, и сжимается.

Твердые тела обычно делят на две группы: кристаллические вещества и аморфные . Кристаллические вещества имеют четкую внутреннюю структуру, что связано с правильным расположением частиц в строго периодически повторяющемся порядке, а с этим связаны следующие свойства:

а) для каждого твердого кристаллического тела есть строго постоянная температура плавления;

Обычно газ имеет низкий уровень ионизации, причина, по которой его молекулы стабильны, а газ не является проводником электричества. Различие с газообразным состоянием состоит в том, что в плазме большинство его молекул ионизированы, а это означает, что они имеют электрические заряды, которые при воздействии магнитного или электрического поля будут реагировать путем ускорения частиц и вызывать удары, которые заставят их отсоединиться субатомных частиц. Это явление используется в изобретениях как спасательные лампы, где нити создают электрическое поле, которое при ускорении молекул пара ртути, находящееся внутри лампы, вызывает столкновения и испускание фотонов, то есть свет.

б) для монокристаллов (одиночные кристаллы) характерно явление анизотропии, то есть, свойства кристаллов в различных направлениях неодинаковы (тепло и электропроводность, механическая прочность, коэффициент теплового расширения, скорость растворения и т.д.). Для поликристаллов (реальных) это явление не проявляется;

в) кристаллы характеризуются энергией кристаллической решётки – той энергией, которая необходима для разрушения кристаллической структуры (кДж/моль).

Этот же принцип применяется в плазменных экранах, где каждый пиксель состоит из трех ячеек, по одному для каждого цвета; каждый из них содержит неоновый газ или ксенон, который при воздействии поляризации и разности напряжений испускает фотоны; комбинация клеток, излучающих фотоны и количество испускаемых фотонов, позволяет отображать любой цвет в этом пикселе.

Они имеют общие характеристики газов, их молекулы имеют слабые силы сцепления, поэтому они разделены и перемещаются свободно. Они не имеют определенной формы, поэтому они принимают форму контейнера, который их содержит. постоянный объем, поэтому они могут быть сжаты и занимать меньший объем. Их молекулы ионизированы, поэтому это проводящее электричество. . Другим критерием, который следует учитывать при описании состояний агрегации вещества, являются температура и давление, поскольку одно и то же тело может иметь разные состояния, если температура или давление, которым оно подвергается, варьируются.

Характеристика жидкого состояния вещества - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Характеристика жидкого состояния вещества" 2014, 2015.

Как известно, вещество в жидком состоянии сохраняет свой объем, но принимает форму сосуда, в котором оно находится. Выясним, как это объясняет молекулярно-кинетическая теория.

При средних температурах вода является жидкой. Когда температура увеличивается, он испаряется и переходит в газообразное состояние. Эта точка испарения связана с высотой над уровнем моря. С другой стороны, вода приобретает твердое состояние, когда оно находится при очень низких температурах. Он будет оставаться твердым при сохранении низких температур.

Изменения в состоянии агрегирования вещества

По мере увеличения температуры он возвращается в жидкое состояние. Не все изменения материи совпадают. Например, некоторые могут перейти от твердых веществ к газам, не пройдя через жидкое состояние. Имена изменений статуса следующие. Когда твердое вещество переходит в жидкое состояние под действием тепла.

Сохранение объема у жидкости доказывает, что между ее молекулами действуют силы притяжения. Следовательно, расстояния между молекулами жидкости должны быть меньше радиуса молекулярного действия. Итак, если вокруг молекулы жидкости описать

сферу молекулярного действия, то внутри этой сферы окажутся центры многих других молекул, которые будут взаимодействовать с нашей молекулой. Эти силы взаимодействия удерживают молекулу жидкости около ее временного положения равновесия примерно в течение , после чего она перескакивает в новое временное положение равновесия приблизительно на расстояние своего диаметра. Молекулы жидкости между перескоками совершают колебательное движение около временного положения равновесия. Время между двумя перескоками молекулы из одного положения в другое называется временем оседлой жизни. Это время зависит от вида жидкости и от температуры. При нагревании жидкости среднее время оседлой жизни молекул уменьшается.

Это то, что происходит, когда жидкость переходит в твердое состояние, как правило, когда ее температура уменьшается. Это то, что происходит, когда вода достигает температуры 0 ° или ниже. Это когда жидкость, после повышения ее температуры, переходит в газообразное состояние. Это происходит, например, с аммиаком, который испаряется при комнатной температуре.

Это когда твердое вещество переходит в газообразное состояние, не проходя через жидкое состояние. Реверс предыдущего процесса, когда газ переходит в твердое состояние без прохождения через жидкость. Это происходит, например, когда пары йода подвергаются воздействию низких температур, образуя кристаллы йода.

В течение времени оседлой жизни (порядка ) большинство молекул жидкости удерживается в своих положениях равновесия, и лишь небольшая часть их успевает за это время перейти в новые положения равновесия. За более длительное время уже большинство молекул жидкости успеет переменить свое местоположение. Поэтому жидкость обладает текучестью и принимает форму сосуда, в котором она находится.

Это происходит, когда пар снижает его температуру, принимая жидкую форму, более стабильной при этой температуре. В этом процессе материал, который при нормальных условиях температуры и атмосферного давления является газом, подвергается высоким давлениям и низким температурам, что приводит к его жидкому состоянию. Это процесс, с помощью которого сжиженный нефтяной газ подвергается транспортировке и хранению для домашнего использования в печах.

Химия действует на материю, которая является всем, что нас окружает, занимает место и пространство во Вселенной и что мы можем идентифицировать и знать. Материя представляет два типа свойств: обширные свойства и интенсивные свойства. Обширные свойства связаны с внешней химической структурой; то есть те, которые мы можем измерить с большей легкостью и которые зависят от количества и формы материи. Например: вес, объем, длина, потенциальная энергия, тепло и т.д. с другой стороны, интенсивные свойства в большей степени связаны с внутренней химической структурой вещества, такими как температура, температура плавления, точка кипения, удельная теплоемкость или концентрация, показатель преломления и другие аспекты.

Так как молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу, то, получив достаточно большую кинетическую энергию, они хотя и могут преодолеть притяжение своих ближайших соседей и выйти из сферы их действия, но попадут в сферу действия других молекул и окажутся в новом временном положении равновесия. Лишь находящиеся на свободной поверхности жидкости молекулы могут вылететь за пределы жидкости, чем и объясняется процесс ее испарения.

Итак, если в жидкости выделить очень малый объем, то в течение времени оседлой жизни в нем существует упорядоченное расположение молекул, подобное их расположению в кристаллической решетке твердого тела. Затем оно распадается, но возникает в другом месте. Таким образом, все пространство, занятое жидкостью, как бы состоит из множества зародышей кристаллов, которые, однако, неустойчивы, т. е. распадаются в одних местах, но снова возникают в других.

Итак, в небольшом объеме жидкости наблюдается упорядоченное расположение ее молекул, а в большом объеме оно оказывается хаотическим. В этом смысле говорят, что в жидкости существует ближний порядок в расположении молекул и отсутствует дальний порядок. Такое строение жидкости называют квазикристаллическим (кристаллоподобным). Отметим, что при достаточно сильном нагревании время оседлой жизни становится очень маленьким и ближний порядок в жидкости практически исчезает.

Жидкость может обнаруживать механические свойства, присущие твердому телу. Если время действия силы на жидкость мало, то жидкость проявляет упругие свойства. Например, при резком ударе палкой о поверхность воды палка может вылететь из руки или сломаться; камень можно бросить так, что он при ударе о поверхность воды отскакивает от нее, и лишь совершив несколько

скачков, тонет в воде. Если же время воздействия на жидкость велико, то вместо упругости проявляется текучесть жидкости. Например, рука легко проникает внутрь воды.

При кратковременном действии силы на струю жидкости последняя обнаруживает хрупкость. Прочность жидкости на разрыв хотя и меньше, чем у твердых веществ, но мало уступает им по величине. Для воды она составляет Па. Сжимаемость жидкости тоже очень мала, хотя она и больше, чем у этих же веществ в твердом состоянии. Например, при увеличении давления на 1 атм объем воды уменьшается на 50 миллионных долей.

Разрывы внутри жидкости, в которой нет посторонних веществ, например воздуха, могут получаться только при интенсивном воздействии на жидкость, например при вращении гребных винтов в воде, при распространении в жидкости ультразвуковых волн (§ 25.8). Такого рода пустоты внутри жидкости долго существовать не могут и резко захлопываются, т. е. исчезают. Это явление называют кавитацией (от греческого «кавитас» - полость). Оно служит причиной быстрого износа гребных винтов.

Итак, у жидкостей имеется много свойств, общих со свойствами твердых тел. Однако чем выше становится температура жидкости, тем больше ее свойства приближаются к свойствам плотных газов и сильнее отличаются от свойств твердых тел. Это означает, что жидкое состояние является промежуточным между твердым и газообразным состояниями вещества.

Отметим еще, что при переходе вещества из твердого состояния в жидкое происходит менее резкое изменение свойств, чем при переходе из жидкого в газообразное. Это означает, что, вообще говоря, свойства жидкого состояния вещества ближе к свойствам твердого состояния, чем к свойствам газообразного.