حالت کل ماده

ماده - ترکیبی واقع بینانه از ذرات مربوط به اوراق قرضه شیمیایی و کسانی که تحت شرایط خاص در یکی از حالت های جمع شده تحت شرایط خاص هستند. هر ماده شامل مجموعه ای از تعداد زیادی از ذرات است: اتم ها، مولکول ها، یون هایی که می توانند در همکاران یکدیگر ترکیب شوند، همچنین به نام ها یا خوشه ها نامیده می شوند. بسته به درجه حرارت و رفتار ذرات در همکاران (ترتیب متقابل ذرات، تعداد و تعامل آنها در همکاران، و همچنین توزیع همکاران در فضا و تعامل آنها بین خود) ماده ممکن است در دو حالت اصلی اصلی باشد - کریستالی (جامد) یا گازی، و در حالت های جمع آوری شده - آمورف (جامد)، کریستال مایع، مایع و تبخیر.حالت جامد، کریستال مایع و مایع مایع متراکم شده و بخار و گازی - بسیار تخلیه شده است.

فاز - این ترکیبی از میکرولارهای همگن است که مشخص شده توسط همان مرتب سازی و غلظت ذرات و در حجم ماکروسکوپی یک ماده محدود شده توسط سطح بخش است. در چنین درک فاز مشخصه تنها برای مواد در حالت های بلور و گازی، به دلیل اینها حالت های جامد همگن هستند.

متافاز - این ترکیبی از میکرولارهای ناهمگن است، که متفاوت از هر یک از دیگر درجه سفارش ذرات یا غلظت و زندانیان آنها در حجم ماکروسکوپی یک ماده محدود شده توسط سطح بخش است. در چنین درک از ویژگی متافاز تنها برای مواد واقع شده در حالت های تشکیل دهنده انحصاری غیر انسانی. فازهای مختلف و متافاز های مختلف می تواند بین یکدیگر مخلوط شود، تشکیل یک حالت جامد، و پس از آن هیچ سطح بخش بین آنها وجود ندارد.

معمولا مفاهیم حالت های "اصلی" و "گذرا" را به اشتراک نمی گذارند. مفاهیم "دولت جمع"، "فاز" و "مازوفاز" اغلب به عنوان مترادف استفاده می شود. توصیه می شود پنج حالت جمع آوری شده برای وضعیت مواد را در نظر بگیرید: جامد، مایع کریستال، مایع، بخار شکل، گاز.انتقال یک فاز به فاز دیگر، انتقال فاز اول و دوم نامیده می شود. انتقال فاز از نوع اول مشخص می شود:

با تغییر امید در عظمت فیزیکی توصیف وضعیت ماده (حجم، چگالی، ویسکوزیته، و غیره)؛

دمای خاصی که در آن این انتقال فاز انجام می شود

تعیین شده توسط گرما مشخص این انتقال، به دلیل روابط بین مولکولی پاره شده است.

انتقال فاز از نوع اول در هنگام تغییر از یک حالت جامد به حالت جامد دیگر مشاهده می شود. انتقال فاز نوع دوم زمانی مشاهده می شود که دستورالعمل ذرات در یک حالت جامد تغییر می کند:

تغییر تدریجی در خواص فیزیکی ماده؛

تغییر سفارش ذرات ماده تحت عمل گرادیان میدان های خارجی و یا در دمای خاص، دمای انتقال فاز نامیده می شود؛

گرما از نوع دوم انتقال فاز برابر با صفر است.

تفاوت اصلی انتقال فاز نوع اول و دوم این است که در انتقال از نوع اول، انرژی ذرات سیستم تغییر می کند و در مورد انتقال دوم، سفارش ذرات سیستم .

انتقال یک ماده از حالت جامد به مایع نامیده می شود ذوب شدن و مشخص شده توسط نقطه ذوب. انتقال یک ماده از مایع به حالت بخار نامیده می شود تبخیر و مشخص شده توسط نقطه جوش. برای برخی از مواد با یک وزن مولکولی کوچک و تعامل بین مولکولی ضعیف، انتقال مستقیم از یک حالت جامد در یک بخار شکل، بایگانی مایع ممکن است. چنین گذار نامیده می شود تصعید همه فرآیندهای ذکر شده می توانند در جهت مخالف جریان داشته باشند: سپس آنها نامیده می شوند انجماد، تراکم، desublimation.

مواد تشکیل دهنده زمانی که ذوب شدن و جوش ممکن است وابسته به دما و فشار در هر چهار حالت جمع آوری شود.

حالت جامد

در دمای نسبتا کم، تقریبا تمام مواد در حالت جامد هستند. در این حالت، فاصله بین ذرات ماده قابل مقایسه با ابعاد ذرات خود است که تعاملات قوی و افزایش قابل توجهی از انرژی بالقوه را بر انرژی جنبشی تضمین می کند. حرکت ذرات جامد محدود است با نوسانات ناچیز و چرخش نسبت به موقعیت اشغال شده، و هیچ جنبش پیشرفته ای وجود ندارد. این منجر به سفارش داخلی در محل ذرات می شود. بنابراین، برای بدن های جامد، شکل خود، قدرت مکانیکی، حجم ثابت (آنها عملا غیر متراکم هستند). بسته به درجه سفارش ذرات، جامدات تقسیم می شوند کریستال و آمورف.

مواد بلورین با حضور نظم در محل تمام ذرات مشخص می شود. فاز جامد مواد بلورین شامل ذرات است که ساختار همگن را تشکیل می دهد که با تکرار کننده دقیق سلول های ابتدایی مشابه در تمام جهات مشخص می شود. سلول ابتدایی کریستال فرکانس سه بعدی را در محل ذرات مشخص می کند، I.E. شبکه کریستال آن. شبکه های کریستال بسته به نوع ذرات تشکیل کریستال طبقه بندی می شوند و بر اساس ماهیت نیروهای جاذبه بین آنها طبقه بندی می شوند.

بسیاری از مواد بلورین بسته به شرایط (دما، فشار) ممکن است یک ساختار کریستال متفاوت داشته باشند. این پدیده نامیده می شود پلی مورفیسم.تغییرات پلیمورفیک شناخته شده کربن: گرافیت، فولرین، الماس، کربن.

مواد آمورف (بی شکل).این وضعیت مشخصه پلیمرها است. مولکول های طولانی به راحتی خم می شوند و با مولکول های دیگر متصل می شوند، که منجر به بی نظمی در محل ذرات می شود.

تفاوت ذرات آمورف از کریستالی:

isotropy - Sameness از خواص فیزیکی و شیمیایی بدن یا محیط زیست در تمام جهات، I.E. استقلال خواص اموال؛

کمبود نقطه ذوب ثابت.

ساختار آمورف دارای شیشه ای، کوارتز ذوب شده، بسیاری از پلیمرها است. مواد آمورف کمتر از کریستالی کمتر پایدار هستند و بنابراین هر بدن آمورف با زمان می تواند به یک حالت پایدار تر انرژی - بلورین تبدیل شود.

حالت مایع

با افزایش دما، انرژی نوسانات حرارتی ذرات افزایش می یابد و برای هر ماده دمای آن وجود دارد، که از آن شروع می شود که انرژی نوسان های حرارتی بیش از انرژی پیوند است. ذرات می توانند حرکات مختلفی را ایجاد کنند، تغییر نسبت به یکدیگر. آنها هنوز هم در تماس هستند، هرچند ساختار درست هندسی ذرات شکسته می شود - این ماده در حالت مایع وجود دارد. با توجه به تحرک ذرات برای حالت مایع، جنبش براون، انتشار و نوسان ذرات، مشخصه است. یک ویژگی مهم مایع ویسکوزیته است که نیروهای بین ماساختی را مشخص می کند که مانع جریان آزاد مایع می شود.

مایعات یک موقعیت متوسط \u200b\u200bبین حالت های گازدار و جامد را اشغال می کنند. ساختار مرتب شده تر از گاز، اما کمتر از جامد.

پارو - و وضعیت گازی

دولت پارو-گاز معمولا متمایز نیست.

گاز - این یک سیستم همگن به شدت تخلیه شده است که متشکل از مولکول های فردی، دور از یکدیگر، که می تواند به عنوان یک فاز پویا تنها در نظر گرفته شود.

زوج ها - این یک سیستم غیرمستقیم شدید تخلیه شده است که ترکیبی از مولکول ها و همکاران کوچک ناپایدار است که شامل این مولکول ها است.

تئوری مولکولی جنبشی خواص گاز ایده آل را بر اساس مقررات زیر توضیح می دهد: مولکول ها یک جنبش بی نظیر مداوم را ایجاد می کنند؛ حجم مولکول های گاز نسبت به فاصله های بین مولکولی ناچیز است؛ بین مولکول های گاز به جاذبه یا انفجار اعمال نمی شود؛ میانگین انرژی جنبشی مولکول های گاز متناسب با دمای مطلق آن است. با توجه به ناچیز نیروهای تعامل بین مولکولی و حضور حجم آزاد آزاد برای گازها، مشخصه: سرعت بالا حرکت حرارتی و انتشار مولکولی، تمایل مولکول ها به اندازه کافی بزرگ، و همچنین فشرده سازی بزرگ.

یک سیستم فاز گاز جدا شده با چهار پارامتر مشخص می شود: فشار، دما، حجم، مقدار ماده. رابطه بین این پارامترها توسط معادله وضعیت گاز ایده آل شرح داده شده است:

R \u003d 8.31 KJ / MOL - ثابت گاز جهانی.

در زمستان، آب بر روی سطح دریاچه ها و رودخانه ها یخ می زند، به یخ تبدیل می شود. آب آشامیدنی مایع باقی می ماند (شکل 76). در اینجا در همان زمان دو حالت مختلف آب - جامد (یخ) و مایع (آب) وجود دارد. یک وضعیت سوم آب وجود دارد - گازی: بخار آب نامرئی در هوا اطراف ما واقع شده است. در مثال آب، ما آن را می بینیم مواد می توانند در سه حالت جامد باشند - جامد، مایع و گازی.

جیوه مایع را می توان در مخزن دماسنج مشاهده کرد. بالاتر از سطح جیوه جفت آن است که وضعیت گاز جیوه است. در دمای -39 درجه سانتیگراد، جیوه یخ زده، تبدیل به یک حالت جامد.

اکسیژن در هوا اطراف گاز است. اما در دمای -193 درجه سانتیگراد، آن را به مایع تبدیل می شود. خنک کننده این مایع به -219 درجه سانتیگراد، اکسیژن جامد را به دست می آوریم.

و برعکس، آهن تحت شرایط عادی جامد. با این حال، در دمای 1535 درجه سانتیگراد آهن ذوب می شود و به مایع تبدیل می شود. بالاتر از غده مذاب گاز خواهد بود - جفت از اتم های آهن.

خواص ماده در حالت های مختلف مختلف متفاوت است.

جامد در شرایط عادی، فشرده سازی یا کشش دشوار است. در غیاب تأثیرات خارجی، شکل و حجم آن را حفظ می کند.

مایع به راحتی شکل خود را تغییر می دهد. در شرایط عادی، شکل کشتی را می گیرد که در آن آن است (شکل 77). اما در حالت بی نظمی (به عنوان مثال، در ایستگاه فضایی مدار)، مایع با شکل کروی خود مشخص می شود. قطرات باران کوچک دارای شکل کروی (شکل توپ) هستند.

اموال مایع به راحتی تغییر شکل آن را در نظر گرفتن ظروف ساخته شده از شیشه مذاب (شکل 78).

شکل مایع تغییر آسان است، اما تغییر آن دشوار است. شرح یک تجربه تاریخی حفظ شده است، که در آن آب سعی کرد به این طریق فشار آورد. این به توپ سرب ریخته شد و توپ مهر و موم شده بود به طوری که آب نمی توانست هنگام فشرده شدن ریختن. پس از آن، توپ سرب را با چکش سنگین ضربه زد. و چی؟ آب با توپ فشار نیافت، اما از طریق دیوارهای آن نشت زد.

بنابراین، مایعات به راحتی شکل خود را تغییر می دهند، اما حجم آنها را حفظ می کنند.

گاز حجم خود را ندارد و فرم خود را ندارد. او همیشه تمام ظرف را که به آن ارائه شده است را پر می کند.

برای کشف خواص گازها، لازم نیست که گاز دارای رنگ باشد. به عنوان مثال، هوا، بی حوصله است، و ما آن را نمی بینیم. اما با یک حرکت سریع، بودن در پنجره یک ماشین یا قطار، و زمانی که باد باد، ما متوجه حضور هوا در اطراف ما می شود. این را می توان با کمک آزمایش ها یافت.

پایین شیشه ای را به سمت بالا چرخانده شده در آب قرار دهید - آب شیشه ای را پر نمی کند، زیرا هوا در آن باقی خواهد ماند. اگر قیف را به آب متصل شده توسط یک شلنگ لاستیکی با یک لوله شیشه ای متصل کنید (شکل 79)، سپس هوا شروع به ترک آن خواهد کرد. حجم گاز را می توان تغییر داد. با کلیک بر روی توپ لاستیک، ما به طور قابل توجهی مقدار هوا را که در توپ قرار دارد را کاهش می دهیم.

یک بار در برخی از کشتی ها یا اتاق، گاز آنها را به طور کامل پر می کند، هر دو شکل و حجم آنها را مصرف می کند.

1. کدام سه حالت جمع بندی می تواند هر ماده باشد؟ مثال بزن. 2. بدن حجم آن را حفظ می کند، اما به راحتی فرم را تغییر می دهد. این وضعیت این بدن چیست؟ 3. بدن شکل و حجم خود را حفظ می کند. این وضعیت این بدن چیست؟ 4. چه چیزی می توانید در مورد فرم و حجم گاز بگویید؟

وضع تجمع - این وضعیت ماده در یک محدوده دما مشخصی و فشار توسط خواص مشخص می شود: توانایی (جامد) یا عدم توانایی (مایع، گاز) برای حفظ حجم و شکل؛ حضور یا عدم وجود یک سفارش طولانی (جامد) یا نزدیک (مایع) و سایر خواص.

این ماده ممکن است در سه حالت جامد باشد: جامد، مایع یا گازی، در حال حاضر یک دولت پلاسما اضافی (یونی) را منتشر می کند.

که در گازی شرایط فاصله بین اتم ها و مولکول های ماده بزرگ است، نیروهای تعامل کوچک هستند و ذرات، هرج و مرج در حال حرکت در فضا، انرژی جنبشی بزرگ بیش از انرژی بالقوه دارند. مواد موجود در دولت گازی نه شکل یا حجم آن را ندارد. گاز تمام فضای موجود را پر می کند. این شرایط برای مواد با تراکم کم معمول است.

که در مایع شرایط تنها به ترتیب همسایه اتم ها یا مولکول ها حفظ می شود، زمانی که بخش های جداگانه ای با ترتیب مرتب شده اتم ها به صورت دوره ای در حجم مواد رخ می دهد، اما جهت گیری متقابل این سایت ها نیز از دست رفته است. سفارش نزدیک ناپایدار است و تحت عمل نوسانات حرارتی اتم ها می تواند دوباره ناپدید شود یا دوباره رخ دهد. مولکول های مایع موقعیت خاصی ندارند، و در عین حال، آزادی کامل حرکت در دسترس نیست. ماده در حالت مایع فرم خود را ندارد، تنها حجم آن است. مایع تنها می تواند بخشی از حجم کشتی را بخرد، اما آزادانه بر روی کل سطح کشتی فلاپ می کند. حالت مایع معمولا بین جامد و گاز در نظر گرفته می شود.

که در جامد ماده به ترتیب ترتیب اتم ها به شدت تعریف می شود، به طور طبیعی دستور داده می شود، نیروهای متقابل ذرات متقابلا متعادل هستند، بنابراین بدن ها شکل و حجم خود را حفظ می کنند. ترتیب به طور طبیعی دستور داده شده اتم ها در فضا حالت بلوری را مشخص می کند، اتم ها یک شبکه کریستال را تشکیل می دهند.

بدن جامد دارای ساختار آمورف یا بلور است. برای بی پروا بدنها تنها از نظم همسایه در محل اتم ها یا مولکول ها، آرایش هرج و مرج اتم ها، مولکول ها یا یون ها در فضا مشخص می شوند. نمونه هایی از بدن های آمورف عبارتند از شیشه، زمین، VAR، خارج از حالت جامد، اگر چه در واقع آنها به آرامی جریان، مانند مایع. نقطه ذوب خاصی در بدن های آمورف، در مقایسه با بلورین، نه. بدن های آمورف یک موقعیت متوسط \u200b\u200bرا بین بدن های جامد کریستالی و مایعات اشغال می کنند.

اکثر مواد جامد دارند کریستال یک ساختار که توسط ترتیب مرتب شده از اتم ها یا مولکول ها در فضا مشخص می شود. برای ساختار کریستال، یک روش طولانی مدت زمانی مشخص می شود که عناصر ساختار به صورت دوره ای تکرار می شوند؛ با یک سفارش کم، تکرار صحیح وجود ندارد. یکی از ویژگی های مشخصه بدن کریستال توانایی حفظ فرم است. علامت کریستال کامل، مدل که از آن مشبک فضایی است، اموال تقارن است. تحت تقارن به عنوان توانایی نظری مشبک کریستالی از بدن جامد برای ترکیب خود با انعکاس آینه از نقاط آن از یک هواپیما خاص، به نام هواپیما تقارن نامیده می شود. تقارن فرم بیرونی نشان دهنده تقارن ساختار داخلی کریستال است. به عنوان مثال، ساختار کریستال، تمام فلزات که دو نوع تقارن مشخص می شوند، مشخصه هستند: مکعب و شش ضلعی.

در ساختارهای آمورف با توزیع اختلال اتم ها، خواص ماده در جهت های مختلف یکسان است، که مواد ایزوتروپیک (مواد آمورف) هستند.

برای تمام کریستال ها، آنیزوتراپی مشخص می شود. در کریستال های فاصله بین اتم ها دستور داده می شود، اما در جهت های مختلف، درجه نظم ممکن است نابرابر باشد، که منجر به تفاوت خواص ماده کریستال در جهات مختلف می شود. وابستگی خواص ماده کریستال از جهت در شبکه آن نامیده می شود ناهمسانگردی خواص زمانی که اندازه گیری هر دو ویژگی های فیزیکی و مکانیکی و مکانیکی و سایر ویژگی ها، آنزوتراپی ظاهر می شود. خواص (تراکم، ظرفیت گرما)، مستقل از جهت در کریستال وجود دارد. اکثر ویژگی ها به انتخاب جهت بستگی دارد.

خواص اندازه گیری ممکن است خواص داشته باشد که دارای حجم مواد خاصی هستند: ابعاد - از چند میلی متر تا ده سانتیمتر. این اشیاء با ساختار، سلول بلورین یکسان، کریستال های تک نامیده می شوند.

ناهنجاری های خواص در کریستال های تک ظاهر می شود و عملا در ماده پلی کریستالی تشکیل شده است که شامل تعدادی از کریستال های پر از هرج و مرج است. بنابراین، مواد پلی کریستالی به نام Quasiizotropic نامیده می شود.

کریستالیزاسیون پلیمرهای که مولکول های آنها را می توان با تشکیل ساختارهای فوق العاده مولکولی به شکل بسته ها، باشگاه ها (گلوبول)، فیبریل ها و غیره مرتب کرد، در محدوده دما مشخصی رخ می دهد. ساختار پیچیده مولکول ها و ترکیبات آنها مشخصه های رفتار پلیمرها را در هنگام گرم شدن تعیین می کند. آنها نمی توانند به حالت مایع ویسکوزیته کم حرکت کنند، یک کشور گازدار ندارند. در فرم جامد، پلیمرها می توانند در حالت های شیشه ای، بسیار الاستیک و چسبناک باشند. پلیمرهای با مولکول های خطی یا شاخه ای می توانند از یک حالت به دیگری تغییر کنند، که در فرایند تغییر شکل پلیمری ظاهر می شود. در شکل 9 وابستگی تغییر شکل در دما را نشان می دهد.

شکل. 9 منحنی پلیمری آمورف ترمومکانیک: t. c، t. t، T. P - دمای انتقال شیشه، سیالیت و تجزیه شیمیایی اولیه به ترتیب؛ I - III - مناطق شیشه ای، بسیار الاستیک و ویسکوز به ترتیب؛ Δ l.- تغییر شکل.

ساختار فضایی محل مولکول ها تنها حالت شیشه ای مانند پلیمر را تعیین می کند. در دمای پایین، تمام پلیمرها به طور کلی تغییر شکل می دهند (شکل 9، منطقه I.) بالاتر از دمای انتقال شیشه t. C پلیمر آمورف با یک ساختار خطی به یک حالت بسیار الاستیک می رسد ( منطقه دوم.)، و تغییر شکل آن در حالت های شیشه ای و بسیار الاستیک برگشت پذیر است. گرمایش بالاتر از جریان دما t. t ترجمه پلیمر را به یک حالت چسبناک ترجمه می کند ( منطقه III.) تغییر شکل پلیمر در حالت چسبناک غیر قابل برگشت است. پلیمر آمورف با ساختار فضایی (مش، دوخت) یک حالت چسبناک ندارد، سطح دما از حالت کشش بالا به دمای تجزیه پلیمر گسترش می یابد t. R. چنین رفتاری مشخصه مواد نوع لاستیکی است.

دمای ماده در هر حالت جامد، انرژی کمینتیک ذرات آن (اتم ها و مولکول ها) را مشخص می کند. این ذرات در بدن در انرژی اصلی جنبشی حرکات نوسان نسبت به مرکز تعادل، جایی که انرژی حداقل است. هنگامی که یک دمای بحرانی خاص رسیده است، مواد جامد قدرت خود را از دست می دهند (ثبات) و ذوب می شود و مایع به جفت تبدیل می شود: لوله کشی و تبخیر می شود. این دمای بحرانی دمای ذوب و جوش است.

هنگامی که مواد بلوری در دمای خاصی از مولکول گرم می شود، مولکول به طرز وحشیانه ای منتقل می شود که اتصالات سفت و سخت در پلیمر مختل می شود و کریستال ها نابود می شوند - به حالت مایع منتقل می شوند. درجه حرارت که کریستال ها و مایع در تعادل هستند، نقطه ذوب کریستال یا یک نقطه جامد مایع نامیده می شود. برای ید، این دما 114 درجه سانتیگراد است.

هر عنصر شیمیایی دارای نقطه ذوب فردی است. t. PL، تقسیم وجود جامد و مایع، و نقطه جوش t. کیپ، مربوط به انتقال مایع در گاز است. در این دما، مواد در تعادل ترمودینامیکی هستند. تغییر در حالت جامد ممکن است با تغییر پرش پرش در انرژی آزاد، آنتروپی، تراکم و غیره همراه باشد مقادیر فیزیکی

برای توصیف کشورهای مختلف در فیزیک از یک مفهوم گسترده تر استفاده می کندفاز ترمودینامیکی. پدیده هایی که تغییرات را از یک فاز به دیگری توصیف می کنند، حیاتی هستند.

هنگام حرارت دادن مواد تحت تغییرات فاز. مس هنگام ذوب شدن (1083 درجه سانتیگراد) تبدیل به یک مایع می شود که در آن اتم ها تنها یک سفارش نزدیک به غواصی دارند. با فشار 1 دستگاه خودپرداز، مس در دمای 2310 درجه سانتیگراد جوش می زند و به مس گازی با اتم های مسکونی به طور تصادفی واقع شده است. در نقطه ذوب یک جفت اشباع کریستال و مایع برابر است.

مواد به طور کلی یک سیستم است.

سیستم - گروه مواد متحد فیزیکیتعاملات شیمیایی یا مکانیکی. فاز بخشی همگن از سیستم جدا شده از سایر قسمت ها نامیده می شود مرزهای فیزیکی بخش (در چدن چدن: گرافیت + دانه های آهن؛ در آب یخ: یخ + آب).اجزاء سیستم ها فازهای مختلفی هستند که این سیستم را تشکیل می دهند. اجزای سیستم - اینها مواد هستند که تمام مراحل (قطعات کامپوزیتی) این سیستم را تشکیل می دهند.

مواد متشکل از دو یا چند مرحله هستند پراکندهسیستم های. پراکسیمسی ها توسط شر از بین می روند، رفتار که شبیه رفتار مایعات و ژل ها با خواص مشخصه جامدات است. در محیط پراکندگی خاکستر که در آن مواد توزیع شده مایع است، فاز جامد در ژل غالب می شود. ژل ها فلز نیمه بلورین، بتن، محلول ژلاتین در آب در دمای پایین (در دمای بالا، ژلاتین به یک سل می رود). هیدروستول پراکندگی در آب، آئروسل - پراکندگی در هوا نامیده می شود.

نمودارهای وضعیت

در سیستم ترمودینامیکی، هر فاز با پارامترهای مانند دما مشخص می شود T.، تمرکز از جانب و فشار r. برای توصیف تغییرات فاز، یک ویژگی واحد انرژی استفاده می شود - انرژی آزاد گیبس ΔG. (پتانسیل ترمودینامیکی).

ترمودینامیک زمانی که توصیف تحولات محدود به توجه به وضعیت تعادل است. شرایط تعادل سیستم ترمودینامیکی با استفاده از پارامترهای ترمودینامیکی (درجه حرارت و غلظت، از زمان پردازش تکنولوژیک) مشخص می شود r\u003d const) در زمان و عدم وجود جریان انرژی و مواد در آن - با شرایط خارجی ثابت. تعادل فاز - حالت تعادل سیستم ترمودینامیکی شامل دو یا چند مرحله است.

برای توصیف ریاضی از شرایط سیستم تعادل وجود دارد حکم فازگیبس مشتق شده است. این تعداد فازهای (F) و اجزای (K) را در سیستم تعادل با واریانس سیستم متصل می کند، به عنوان مثال، تعداد درجه های ترمودینامیکی آزادی (C).

تعداد درجه های ترمودینامیکی از آزادی (متغیر) سیستم، تعداد متغیرهای مستقل به عنوان داخلی (ترکیب شیمیایی فاز) و خارجی (درجه حرارت) است که می تواند به صورت دلخواه (در برخی از فاصله ها) به طوری که فازهای جدید داده شود ناپدید نشوید و ناپدید نشوید.

معادله فاز گیبس:

c \u003d k - f + 1.

مطابق با این قانون در سیستم دو جزء (K \u003d 2)، انواع زیر آزادی ممکن است:

برای یک حالت تک فاز (F \u003d 1) C \u003d 2، I.E.، شما می توانید درجه حرارت و غلظت را تغییر دهید؛

برای یک حالت دو مرحلهای (f \u003d 2) C \u003d 1، I.E.، شما می توانید تنها یک پارامتر خارجی را تغییر دهید (به عنوان مثال، دما)؛

برای یک حالت سه فاز، تعداد درجه آزادی صفر است، I.E. غیر ممکن است که دمای بدون تغییر تعادل در سیستم را تغییر دهید (سیستم غیرقابل انطباق است).

به عنوان مثال، برای فلز خالص (k \u003d 1) در طول کریستالیزاسیون، زمانی که دو فاز وجود دارد (F \u003d 2)، تعداد آزادی های آزادی صفر است. این به این معنی است که دمای کریستالیزاسیون را نمی توان تغییر داد تا زمانی که فرایند تکمیل شود و یک فاز باقی خواهد ماند - کریستال جامد. پس از پایان کریستالیزاسیون (F \u003d 1)، تعداد درجه آزادی 1 است، بنابراین ممکن است دمای را تغییر دهید، یعنی خنک کردن جامد، بدون تردید تعادل.

رفتار سیستم ها، بسته به درجه حرارت و غلظت، با نمودار وضعیت توصیف می شود. نمودار وضعیت آب یک سیستم با یک جزء H 2 O است، بنابراین بیشترین تعداد فازهای، که می تواند در همان زمان در تعادل، برابر با سه (شکل 10) باشد. این سه فاز مایع، یخ، بخار است. تعداد آزادی آزادی در این مورد صفر است، I.E. غیر ممکن است تغییر و نه فشار و نه درجه حرارت، به طوری که هیچ یک از فاز ها ناپدید می شوند. یخ معمولی، آب مایع و بخار آب می تواند به طور همزمان با فشار 0.61 kPa و درجه حرارت 0.0075 درجه سانتی گراد باشد. نقطه همزیستی سه فاز یک نقطه سه گانه نامیده می شود ( O.).

منحنی سیستم عامل مناطق بخار و مایع را جدا می کند و وابستگی فشار بخار آب اشباع را در دمای قرار می دهد. منحنی OS نشان می دهد که مقادیر مرتبط با دما و فشار که در آن آب مایع و بخار آب در تعادل با یکدیگر قرار دارند، به طوری که منحنی مایع تعادل یا منحنی جوش نامیده می شود.

شکل 10 نمودار وضعیت آب

منحنی تخم منطقه مایع را از منطقه یخ جدا می کند. این یک حالت جامد منحنی تعادل است - مایع و منحنی ذوب نامیده می شود. این منحنی نشان می دهد که جفت های مرتبط با درجه حرارت و مقادیر فشار که در آن آب یخ و مایع تعادل است.

منحنی oa این منحنی متعارف نامیده می شود و جفت های مرتبط با فشار و درجه حرارت را نشان می دهد که در آن بخار یخ و آب در تعادل قرار دارد.

نمودار وضعیت یک روش بصری برای نشان دادن زمینه های وجود فازهای مختلف بسته به شرایط خارجی، به عنوان مثال، فشار و درجه حرارت است. نمودارهای وضعیت به طور فعال در علوم مادی در مراحل مختلف تکنولوژیکی به دست آوردن محصول استفاده می شود.

مایع از بدن کریستالی جامد با مقادیر ویسکوزیته کوچک (اصطکاک داخلی مولکول ها) و مقادیر عملکرد بالا (ارزش، ویسکوزیته معکوس) متفاوت است. مایع شامل انواع مختلف مولکول ها است، که در آن ذرات در یک نظم خاص قرار دارند، مانند نظم در کریستال ها. ماهیت واحدهای ساختاری و تعامل بین ذهنی، خواص مایع را تعیین می کند. تفاوت های مایع: Monooatomic (گازهای نجیب مایع)، مولکولی (آب)، یونیک (نمک های مذاب)، فلز (فلزات مذاب)، نیمه هادی های مایع. در اغلب موارد، مایع نه تنها یک دولت کل، بلکه یک فاز ترمودینامیکی (مایع) است.

مواد مایع اغلب نشان دهنده راه حل هستند. راه حلیکنواخت، اما یک ماده شیمیایی خالص نیست، شامل یک ماده محلول و حلال حل شده (نمونه های حلال - آب یا حلال های آلی: دیزلورتان، الکل، تتراکلرید کربن و غیره)، بنابراین ترکیبی از مواد است. یک مثال یک راه حل الکل در آب است. با این حال، راه حل ها همچنین مخلوط های گازی (به عنوان مثال، هوا) یا مواد جامد (آلیاژهای فلزی) مخلوط می شوند.

هنگامی که در شرایط کم نرخ پایین مراکز تشکیل کریستالیزاسیون خنک می شود و افزایش شدید ویسکوزیته، یک حالت شیشه ای ممکن است رخ دهد. عینک ها مواد جامد ایزوتروپیک به دست آمده توسط سوپاپولسیون ترکیبات معدنی و آلی مذاب به دست می آیند.

بسیاری از مواد شناخته شده اند، انتقال آن از حالت بلوری به مایع ایزوتروپیک از طریق یک حالت کریستال مایع متوسط \u200b\u200bانجام می شود. این مشخصه مواد مولکول هایی است که مولکول های آنها شکل میله های بلند (چوب) را با ساختار نامتقارن دارند. چنین انتقال فاز همراه با اثرات حرارتی باعث تغییر پرش مانند خواص مکانیکی، نوری، دی الکتریک و سایر خواص می شود.

کریستال های مایعمایع، می تواند به شکل یک قطره بلند یا یک شکل رگ، سیالیت بالا، قادر به ادغام باشد. آنها به طور گسترده ای در زمینه های مختلف علم و فناوری مورد استفاده قرار گرفتند. خواص نوری آنها به شدت وابسته به تغییرات کوچک در شرایط خارجی است. این ویژگی در دستگاه های الکترو نوری استفاده می شود. به طور خاص، کریستال های مایع در تولید ساعت های الکترونیکی، تجهیزات بصری و غیره استفاده می شود.

دولت های اصلی اصلی هستند پلاسما- گاز تقریبا یا به طور کامل یونیزه شده. با توجه به روش تشکیل، دو نوع پلاسما متمایز هستند: حرارتی، گاز رخ می دهد تا دمای بالا و گازی، که منجر به تخلیه الکتریکی در محیط گاز می شود.

فرایندهای پلاسمیم شیمیایی یک مکان با دوام را در تعدادی از صنایع اشغال کردند. آنها برای برش و جوشکاری فلزات نسوز استفاده می شود، سنتز مواد مختلف، منابع نور پلاسما به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، وعده داده شده از پلاسما در نیروگاه های حرارتی هسته ای و غیره

معرفی

1.Agregate حالت ماده - گاز

استاندارد ماده ماده - مایع

حالت 3.Agregate ماده - جامد

4. وضعیت حسابداری ماده - پلاسما

نتیجه

فهرست ادبیات مورد استفاده

معرفی

همانطور که شناخته شده است، بسیاری از مواد در طبیعت می توانند در سه حالت باشد: جامد، مایع و گاز.

تعامل ذرات ماده در حالت سخت، تعامل ذرات ماده است. فاصله بین مولکول ها تقریبا برابر با اندازه های خود است. این منجر به تعامل به اندازه کافی قوی می شود که عملا ذرات توانایی حرکت را محروم می کند: آنها در مورد برخی موقعیت تعادل نوسان می کنند. آنها فرم و حجم را حفظ می کنند.

خواص مایعات نیز توسط ساختار آنها توضیح داده شده است. ذرات ماده در مایعات کمتر به شدت نسبت به جامدات تعامل دارند و بنابراین می توانند مکان خود را پرش کنند - مایعات شکل خود را حفظ نمی کنند - آنها مایع هستند.

گاز مجموعه ای از مولکول ها است، به طور تصادفی در تمام جهات به طور مستقل از یکدیگر حرکت می کند. گازها فرم خود را ندارند، کل حجم ارائه شده به آنها را اشغال می کنند و به راحتی فشرده می شوند.

وضعیت دیگری از ماده - پلاسما وجود دارد.

هدف از این کار این است که حالت های جمع آوری موجود موجود را در نظر بگیریم تا همه مزایا و معایب آنها را شناسایی کنیم.

برای انجام این کار، لازم است که رگه های جامد زیر را انجام دهیم و در نظر بگیریم:

2. مایعات

3. جامدات

3. حالت کل ماده جامد است

جامد، یکی از چهار حالت جامد که از سایر کشورهای جمع آوری شده متفاوت است (مایعات، گازها، پلاسما) پایداری شکل و شخصیت حرکت حرارتی اتم ها که نوسانات کوچک را در نزدیکی مقررات تعادلی ایجاد می کنند. همراه با حالت بلوری T. T. یک حالت آمورف، از جمله یک حالت شیشه ای وجود دارد. کریستال ها با یک نظم دور در محل اتم ها مشخص می شوند. هیچ نظم دور در بدن های آمورف وجود ندارد.

همه چیز می تواند در یکی از چهار گونه وجود داشته باشد. هر یک از آنها یک حالت مشخصی از ماده است. در ماهیت زمین، تنها یک نفر بلافاصله در سه نفر نمایندگی می شود. این آب است آسان است برای دیدن و تبخیر، و ذوب شده و سخت است. این، بخار، آب و یخ است. دانشمندان آموخته اند که حالت های کل ماده را تغییر دهند. بزرگترین پیچیدگی برای آنها تنها پلاسما است. برای این حالت، شرایط ویژه مورد نیاز است.

این چیست، چه چیزی بستگی دارد و چگونه مشخص می شود؟

اگر بدن به حالت دیگری از این ماده منتقل شده است، این بدان معنا نیست که چیز دیگری ظاهر شود. این ماده باقی می ماند. اگر مایع مولکول های آب داشته باشد، آنها در یک زوج با یخ یکسان خواهند بود. فقط محل خود، سرعت حرکت و قدرت تعامل با یکدیگر تغییر خواهد کرد.

هنگام مطالعه موضوع "دولت های جمع (درجه 8)" تنها سه نفر از آنها محسوب می شوند. این مایع، گاز و جامد است. تظاهرات آنها به شرایط محیطی فیزیکی بستگی دارد. ویژگی های این ایالت ها در جدول ارائه شده است.

نام حالت جامد	جامد	مایع	گاز
خواص او	فرم را با حجم ذخیره می کند	حجم ثابت دارد، شکل کشتی را می گیرد	حجم و فرم دائمی ندارد
مولکول ها	در گره های شبکه کریستال	مودب	بی نظم
فاصله بین آنها	قابل مقایسه با ابعاد مولکول ها	تقریبا برابر با اندازه مولکول ها است	به طور قابل توجهی بیشتر از اندازه آنها
چگونه مولکول ها حرکت می کنند	در نزدیکی گره شبکه تردید کنید	از محل تعادل حرکت نکنید، اما گاهی اوقات آنها جهش های بزرگ را انجام می دهند	برخورد نادر
چگونه آنها تعامل دارند	به شدت جذب می شود	به شدت جذب یکدیگر	نیروهای مخرب را هنگام ضربه زدن به خود جذب نکنید

شرایط اول: بدن جامد

تفاوت اساسی آن از دیگران این است که مولکول ها یک مکان دقیق تعریف شده دارند. هنگامی که آنها در مورد یک حالت جامد جامد صحبت می کنند، اغلب آنها به معنای کریستال هستند. در آنها، ساختار شبکه متقارن و به شدت دوره ای است. بنابراین، همیشه باقی می ماند که بدن گسترش نخواهد یافت. حرکت نوسان مولکول های ماده به اندازه کافی برای از بین بردن این شبکه نیست.

اما نهاد های آمورف نیز وجود دارد. آنها ساختار دقیق در محل اتم ها ندارند. آنها می توانند هر جا باشند اما این مکان به همان اندازه در بدن کریستال پایدار است. تفاوت بین مواد آمورف از کریستال در این واقعیت که آنها نقطه ذوب خاصی را ندارند (سخت شدن) و آنها در سیالیت ذاتی هستند. نمونه های روشن از چنین مواد: شیشه و پلاستیک.

شرایط دوم: مایع

این وضعیت کل ماده، صلیب بین جامد و گاز است. بنابراین، برخی از خواص را از اول و دوم ترکیب می کند. بنابراین، فاصله بین ذرات و تعامل آنها شبیه به آنچه در مورد کریستال بود، مشابه بود. اما در اینجا محل و حرکت نزدیک به گاز است. بنابراین، شکل مایع حفظ نمی شود، اما گسترش در امتداد کشتی که در آن نانیت است.

شرایط سوم: گاز

برای علم تحت عنوان "فیزیک" یک دولت جمع شده در قالب گاز در آخرین مکان نیست. پس از همه، او جهان اطراف را مطالعه می کند، و هوا در آن بسیار رایج است.

ویژگی های این حالت شامل این واقعیت است که نیروهای متقابل بین مولکول ها عملا وجود ندارد. این جنبش آزاد خود را توضیح می دهد. به این دلیل که مواد گازی کل حجم را به او ارائه می دهد. علاوه بر این، شما فقط می توانید به این حالت ترجمه کنید، فقط باید درجه حرارت را برای مقدار مورد نظر افزایش دهید.

شرایط چهارم: پلاسما

این حالت کل ماده یک گاز است که به طور کامل یا به طور جزئی یونیزه شده است. این به این معنی است که در آن تعداد ذرات منفی و مثبت با شارژ تقریبا یکسان است. زمانی که گاز گرم می شود، چنین وضعیتی وجود دارد. سپس شتاب شدید فرایند یونیزاسیون حرارتی وجود دارد. این در این واقعیت است که مولکول ها به اتم ها تقسیم می شوند. سپس دوم به یون ها تبدیل می شود.

در چارچوب جهان، این حالت بسیار رایج است. از آنجا که این همه ستاره ها و محیط های بین آنها است. در مرزهای سطح زمین، آن را به شدت به ندرت رخ می دهد. اگر شما یونوسفر و باد خورشیدی را حساب نکنید، پلاسما تنها در طول رعد و برق امکان پذیر است. در فلاش رعد و برق، چنین شرایطی ایجاد می شود که در آن گازهای اتمسفر به حالت چهارم این ماده می رسد.

اما این بدان معنا نیست که پلاسما در آزمایشگاه ایجاد نشده است. اولین چیزی که موفق به تکثیر شد، تخلیه گاز است. در حال حاضر پلاسما لامپ های نور روز و تبلیغات نئون را پر می کند.

انتقال بین ایالت ها چگونه است؟

برای انجام این کار، شرایط خاصی را ایجاد کنید: فشار ثابت و دمای خاص. در این مورد، تغییر در حالت های کل ماده با انتشار یا جذب انرژی همراه است. علاوه بر این، این انتقال به آرامی رخ نمی دهد و نیاز به هزینه های زمان خاصی دارد. در طول تمام این مدت، شرایط باید بدون تغییر باشد. انتقال در همان زمان وجود یک ماده در دو هیپوتاز رخ می دهد که از تعادل حرارتی پشتیبانی می کند.

سه ایالت اول ماده می توانند یکی به دیگری را تفسیر کنند. فرایندهای مستقیم و معکوس وجود دارد. آنها چنین نام هایی دارند:

• ذوب شدن (از جامد در مایع) و کریستالیزاسیون، به عنوان مثال، ذوب یخ و آب سخت؛
• تبخیر (از مایع در گازی) و تراکم، به عنوان مثال تبخیر آب و به دست آوردن آن از بخار؛
• تصعید (از جامد در گازی) و دکوراسیونبه عنوان مثال، تبخیر طعم خشک برای اولین آنها و الگوهای یخ زده بر روی شیشه به دوم.

فیزیک ذوب و کریستالیزاسیون

اگر جامد گرم شود، سپس در دمای خاصی، نامیده می شود دمای ذوب یک ماده خاص شروع به تغییر حالت جامد، که ذوب نامیده می شود. این فرآیند همراه با جذب انرژی به نام مقدار گرما و نامه را نشان می دهد Q.. برای محاسبه آن، شما باید بدانید گرمای خاص ذوب شدنکه نشان داده شده است λ . و فرمول چنین بیان را بیان می کند:

q \u003d λ * mجایی که M جرم ماده ای است که در ذوب دخیل است.

اگر یک فرایند معکوس رخ دهد، به عنوان مثال، کریستالیزاسیون مایع، سپس شرایط تکرار می شود. تنها تفاوت این است که انرژی اختصاص داده شده است، و علامت "منهای" در فرمول ظاهر می شود.

فیزیک مختلف و تراکم

با ادامه حرارت دادن ماده، به تدریج به درجه حرارتی نزدیک می شود که در آن تبخیر شدید آن آغاز خواهد شد. این فرآیند تبخیر نامیده می شود. این دوباره توسط جذب انرژی مشخص می شود. فقط برای محاسبه آن شما می خواهید بدانید گرمای ویژه تبخیر r.. و فرمول مانند این خواهد بود:

q \u003d r * m.

فرآیند معکوس یا تراکم با تخصیص همان مقدار گرما رخ می دهد. بنابراین، فرمول دوباره به نظر می رسد منهای.