Vielas kopējais stāvoklis

Viela - reālistiska daļiņu kombinācija, kas saistītas ar ķīmiskajām saitēm un tiem, kas noteiktos apstākļos kādā no kopējām valstīm noteiktos apstākļos. Jebkura viela sastāv no ļoti lielu daļu daļiņu: atomiem, molekulām, joniem, kurus var apvienot ar otru asociētajos uzņēmumos, ko sauc arī par agregātiem vai klasteriem. Atkarībā no daļiņu daļiņu temperatūras un uzvedības (daļiņu savstarpēja izkārtojums, to skaits un mijiedarbība asociācijā, kā arī asociēto uzņēmumu sadalījums telpā un to mijiedarbība starp sevi var būt divās galvenajās kopējās valstīs - kristālisks (ciets) vai gāzveida, un pārejas kopējās valstīs - amorfs (ciets), šķidrais kristāls, šķidrums un tvaiku.Solid, šķidro kristālu un šķidro apkopoto valstis ir kondensētas, un tvaiki un gāzveida - ļoti izlādēti.

Fāze - Tas ir viendabīgu mikroelandes kombinācija, ko raksturo vienāds pasūtījums un daļiņu koncentrācija un noslēgts vielas makroskopiskajā tilpumā, ko ierobežo sadaļas virsmas. Šādā izpratnē par fāzes raksturojumu tikai vielām kristāliskajā un gāzveida valstīs, jo Tie ir viendabīgas kopējās valstis.

Metafaza - Tas ir neviendabīgu mikroelandes kombinācija, atšķiras no viena otras daļiņu vai to koncentrācijas un ieslodzīto pasūtīšanas pakāpes vielas makroskopiskajā tilpumā, ko ierobežo sadaļas virsma. Šādā izpratnē par metafāzes raksturīgu tikai vielām, kas atrodas nehomogēnās pārejas posma kopiest valstīs. Dažādus posmus un metafāzes var sajaukt starp viens otru, veidojot vienu kopējo stāvokli, un pēc tam starp tām nav virsmas.

Parasti nepiekrīt "galveno" un "pārejošās" kopējās valstu koncepcijām. "Kopējā valsts", "fāzes" un "mezofāzes" jēdzieni bieži tiek izmantoti kā sinonīmi. Ieteicams apsvērt piecas iespējamās kopējās valstis vielu stāvoklim: \\ t ciets, šķidrs kristāls, šķidrums, tvaika formas, gāzveida.Viena fāzes pāreja uz citu fāzi sauc par pirmo un otro fāzes pāreju. Fāzes pārejas no pirmā veida raksturo:

Ar cerību pārmaiņas fiziskajā varenībā, kas apraksta vielas stāvokli (tilpumu, blīvumu, viskozitāti utt.);

Īpaša temperatūra, kurā tiek veikta šī fāzes pāreja

Nosaka siltums, kas raksturo šo pāreju, jo Intermolekulārās saites ir saplēstas.

Fāzes pārejas no pirmā veida tiek novērotas, pārejot no viena kopējā valsts uz citu kopējo valsti. Fāzes pārejas no otrā veida tiek novērotas, kad rezidence daļiņu izmaiņas vienā kopējā valstī raksturo:

Pakāpeniskas izmaiņas vielas fizikālajās īpašībās;

Vielas daļiņu pasūtīšana, kas atrodas ārējo lauku gradienta vai noteiktā temperatūrā, ko sauc par fāzes pārejas temperatūru;

Otrā veida fāzes pārejas siltums ir vienāds ar nulli.

Galvenā atšķirība posma pārejās no pirmā un otrā veida ir tas, ka pārejās no pirmā veida, enerģija daļiņu sistēmas mainās, un gadījumā, ja otrās veida pārejas, pasūtīšana daļiņu sistēmas .

Sauc vielas pāreja no cieta stāvokļa šķidrumā kausēšana un ko raksturo kušanas punkts. Tiek saukta par vielas pāreju no šķidruma uz tvaika stāvokli iztvaikošana un raksturo viršanas temperatūru. Dažām vielām ar nelielu molekulmasu un vāju intermolekulāru mijiedarbību tiešā pāreja no cietvielas tvaika formas, apejot šķidrumu ir iespējama. Šādu pāreju sauc par sublimācija. Visi uzskaitītie procesi var plūst pretējā virzienā: tad tos sauc par saldēšana, kondensāts, desublimation.

Vielas, kas nesadalās, kad kausējot un viršanas var būt atkarīgas no temperatūras un spiediena visās četrās kopējās valstīs.

Cietviela

Diezgan zemā temperatūrā gandrīz visas vielas ir cietā stāvoklī. Šajā valstī attālums starp vielas daļiņām ir salīdzināms ar pašām daļiņu izmēriem, kas nodrošina to spēcīgu mijiedarbību un ievērojamu potenciālā enerģijas pārpalikumu pār kinētisko enerģiju. Solid daļiņu kustība ir ierobežota tikai ar nenozīmīgām svārstībām un rotācijām attiecībā pret aizņemto stāvokli, un nav progresīvas kustības. Tas noved pie iekšējās pasūtīšanas daļiņu atrašanās vietā. Tāpēc cietajām korpusiem, savai formai, mehāniskā izturība, konstante tilpums (tie ir praktiski nesaspiežami). Atkarībā no daļiņu pasūtīšanas pakāpes cietās vielas ir sadalītas kristāls un amorfs.

Kristāliskām vielām raksturīga kārba visu daļiņu atrašanās vietā. Cietais kristālisko vielu fāze sastāv no daļiņām, kas veido viendabīgu struktūru, ko raksturo stingra vienādas elementārās šūnas atkārtojamība visos virzienos. Kristāla elementārā šūna raksturo trīsdimensiju biežumu daļiņu vietā, t.i. Tās kristāla režģis. Kristāla režģi tiek klasificēti atkarībā no daļiņu veidiem, kas veido kristālu, un par pievilcības spēkiem starp tiem.

Daudzas kristāliskas vielas atkarībā no apstākļiem (temperatūras, spiediena) var būt atšķirīga kristāla struktūra. Šo parādību sauc par polimorfisms.Labi pazīstamas polimorfas oglekļa izmaiņas: grafīts, fullerene, dimanta, karabīnes.

Amorfas (bezjēdzīgas) vielas.Šis nosacījums ir raksturīgs polimēriem. Garas molekulas ir viegli saliektas un savstarpēji saistītas ar citām molekulām, kas izraisa pārkāpumu daļiņu atrašanās vietā.

Atšķirība starp amorfām daļiņām no kristāliskas:

izotropija - ķermeņa vai vides fizikālo un ķīmisko īpašību vienādība visos virzienos, t.sk. īpašuma īpašību neatkarība;

trūkums fiksētu kušanas punktu.

Amorfā struktūrai ir stikls, kausēts kvarcs, daudzi polimēri. Amorfas vielas ir mazāk stabilas nekā kristālisks, un tāpēc jebkurš amorfs ķermenis ar laiku var iet uz enerģijas strauji stabilāku stāvokli - kristālisku.

Šķidrs stāvoklis

Ar pieaugošo temperatūru, enerģija siltuma svārstību daļiņu palielinās, un katrai vielai ir temperatūra, sākot ar kuru enerģija siltuma svārstību pārsniedz obligācijas enerģiju. Daļiņas var veikt dažādas kustības, novirzot salīdzinājumus viens ar otru. Tie joprojām paliek kontaktā, lai gan pareizā ģeometriskā struktūra daļiņu ir bojāta - viela pastāv šķidrā stāvoklī. Sakarā ar daļiņu mobilitāti šķidrā stāvoklī, brūnu kustība, difūzija un daļiņu svārstīgums ir raksturīgas. Svarīgs šķidruma īpašums ir viskozitāte, kas raksturo starpkultūru spēkus, kas novērš brīvu šķidruma plūsmu.

Šķidrumi aizņem starpproduktu starp gāzveida un cietām valstīm. Vairāk pasūtītās struktūras nekā gāze, bet mazāk nekā cieta.

Paro - un gāzveida statuss

Paro-gāzveida stāvoklis parasti nav atšķirt.

Gāze - tā ir stingri novadīta viendabīga sistēma, kas sastāv no atsevišķām molekulām, tālu no viena otras, ko var uzskatīt par vienu dinamisku fāzi.

Pāri - tā ir stingri novadīta neomogēna sistēma, kas ir molekulu un nestabilu mazo asociēto uzņēmumu maisījums, kas sastāv no šīm molekulām.

Molekulārā kinētiskā teorija izskaidro ideālās gāzes īpašības, pamatojoties uz šādiem noteikumiem: molekulas veic nepārtrauktu neparastu kustību; Gāzes molekulu apjoms ir niecīgs salīdzinājumā ar starpskolaudzētiem attālumiem; starp gāzes molekulām neattiecas uz piesaisti vai atbaidīšanu; Gāzes molekulu vidējā kinētiskā enerģija ir proporcionāla tās absolūtajai temperatūrai. Sakarā ar nenozīmīgu spēku intermolekulārās mijiedarbības un klātbūtni liela brīvā apjoma gāzēm, īpašības: liels ātrums termiskās kustības un molekulārās difūzijas, vēlme molekulu aizņemt pēc iespējas lielāks, kā arī liela saspiežamība.

Izolētu gāzes fāzes sistēmu raksturo četri parametri: spiediens, temperatūra, tilpums, vielas daudzums. Attiecības starp šiem parametriem raksturo ideālās gāzes stāvokļa vienādojums:

R \u003d 8.31 kJ / mol - universāla gāzes konstante.

Ziemā ūdens uz ezeru un upju sasalst, pagriežot ledu. Dzeramais ūdens paliek šķidrums (76. att.). Šeit tajā pašā laikā ir divas dažādas ūdens, kas ir cietas (ledus) un šķidrums (ūdens). Ir trešā ūdens stāvoklis - gāzveida: neredzams ūdens tvaiks atrodas gaisā, kas ap mums. Par piemēru ūdens, mēs to redzam vielas var būt trīs kopējās valstīs - cietas, šķidras un gāzveida.

Šķidro dzīvsudrabu var redzēt termometra tvertnē. Virs dzīvsudraba virsmas ir tā pāri, kas ir gāzveida dzīvsudraba stāvoklis. Temperatūrā -39 ° C dzīvsudraba iesaldē, pagriežot cietvielu.

Skābeklis apkārtējā gaisā ir gāze. Bet temperatūrā -193 ° C temperatūrā tas pārvēršas šķidrumā. Atdzesē šo šķidrumu līdz -219 ° C, mēs iegūstam cietu skābekli.

Un gluži pretēji, dzelzs normālos apstākļos. Tomēr temperatūrā 1535 ° C dzelzs kūst un pārvēršas šķidrumā. Virs izrietētā dziedzera būs gāzes pāris no dzelzs atomiem.

Vielas īpašības dažādās kopējās valstīs ir atšķirīgas.

Ciets Normālos apstākļos ir grūti saspiest vai stiept. Ja nav ārējo ietekmi, tā saglabā savu formu un tilpumu.

Šķidrums Viegli maina savu formu. Normālos apstākļos tas aizņem kuģa formu, kurā tas ir (77. att.). Bet nieze bezsvara (piemēram, orbitālās kosmosa stacijā), šķidrumu raksturo ar savu - sfērisku formu. Maziem lietus pilieniem ir sfēriska forma (bumbas forma).

Šķidruma īpašums ir viegli mainīt tā veidlapu, ņem vērā, kad ēdieni no izkausētā stikla (78. att.).

Šķidruma formu ir viegli mainīt, bet to ir grūti mainīt. Ir saglabāta viena vēsturiskā pieredze, kurā ūdens mēģināja šādā veidā izspiest. Tas tika ielej svina bumbu un bumba tika noslēgta tā, ka ūdens nevar ielej, kad saspiests. Pēc tam viņi skāra svina bumbu ar smago āmuru. Un kas? Ūdens nesaņēma kopā ar bumbu, bet noplūda caur sienām.

Tātad šķidrumi viegli maina savu formu, bet saglabā savu tilpumu.

Gāze Nav sava tilpuma un nav savas formas. Viņš vienmēr piepilda visu to paredzēto konteineru.

Lai izpētītu gāzu īpašības, nav nepieciešama gāze ar krāsu. Piemēram, gaiss ir neass, un mēs to neredzam. Bet ar strauju kustību, ir pie automašīnas vai vilciena logā, un, kad vējš pūš, mēs pamanām, ka apkārtējo gaisu klātbūtni. To var atrast ar eksperimentu palīdzību.

Nolaidiet stiklu apgrieztā otrādi ūdenī - ūdens netiks aizpildīts stikls, jo gaiss paliks tajā. Ja jūs nolaist piltuvi ūdenī, kas savienots ar gumijas šļūteni ar stikla cauruli (79. att.), Tad gaiss sāks atstāt to ārā. Gāzes apjomu var mainīt. Noklikšķinot uz gumijas bumbas, mēs ievērojami samazināsim gaisu, kas atrodas uz bumba.

Reiz dažos kuģī vai telpā gāze piepilda tos ar pilnīgi, ņemot gan to formu, gan tilpumu.

1. Kurā trīs kopējās valstis var būt jebkura viela? Sniegt piemērus. 2. Ķermenis saglabā savu apjomu, bet viegli maina veidlapu. Kāds ir šis ķermenis? 3. Ķermenis saglabā savu formu un tilpumu. Kāds ir šis ķermenis? 4. Ko jūs varat teikt par gāzes formu un apjomu?

Apkopošanas stāvoklis - šo vielas stāvokli noteiktā temperatūras diapazonā un spiedienu raksturo īpašības: spēja (cieta) vai nespēja (šķidrums, gāze), lai saglabātu tilpumu un formu; Ilgtermiņa (cietā) vai tuvu (šķidruma) kārtības un citu īpašību klātbūtne vai neesamība.

Viela var būt trīs kopējās valstīs: cieta, šķidra vai gāzveida, šobrīd izlaida papildu plazmas (jonu) valsti.

Iebildums gāzveidīgs Nosacījums attālums starp atomu un vielas molekulām ir liels, mijiedarbības spēki ir mazi un daļiņas, haotiska kustība kosmosā, ir liela kinētiskā enerģija, kas pārsniedz potenciālo enerģiju. Gāzveida stāvokļa materiālam nav ne tās formas vai tilpuma. Gāze aizpilda visu pieejamo telpu. Šis nosacījums ir tipisks vielām ar zemu blīvumu.

Iebildums šķidrums Nosacījums tiek saglabāts tikai blakus esošās atomu vai molekulu secība, kad vielu tilpums periodiski rodas atsevišķas sadaļas ar atomu vienošanos, bet trūkst arī šo vietu savstarpējā orientācija. Netālu no pasūtījuma ir nestabila un iedarbojoties uz siltuma svārstībām atomiem vai nu pazūd, vai rasties vēlreiz. Šķidrās molekulām nav zināmas pozīcijas, un tajā pašā laikā nav pieejama pilnīga pārvietošanās brīvība. Šķidrā stāvokļa materiālam nav tās formas, tas joprojām ir tikai apjoms. Šķidrums var piedalīties tikai kuģa tilpuma, bet brīvi flopā visā kuģa virsmā. Šķidro stāvokli parasti uzskata par starpproduktu starp cieto un gāzi.

Iebildums ciets Viela ir kārtība vienošanās atomiem kļūst stingri definēts, dabiski pasūtīts, mijiedarbības spēki daļiņu ir savstarpēji līdzsvaroti, tāpēc struktūras saglabā savu formu un apjomu. Dabiski pasūtītais atomu izvietojums telpā raksturo kristālisko stāvokli, atomi veido kristāla režģi.

Cietām ķermeņiem ir amorfs vai kristālisks struktūra. Priekš amorfīgs Šīs iestādes ir raksturīgas tikai kaimiņu rīkojumu atomu vai molekulu atrašanās vietā, atomu, molekulu vai jonu haotiskā izkārtojuma telpā. Piemēri amorfu ķermeņi ir stikla, piķis, var, ārēji cietvielu, lai gan patiesībā viņi lēnām plūst, piemēram, šķidrums. Zināms kušanas punkts amorfo ķermenī, pretstatā kristāliskai, nē. Amorfas ķermeņi ieņem starpproduktu starp kristāliskām cietām virsmām un šķidrumiem.

Lielākā daļa cieto vielu ir kristāls Struktūra, ko raksturo pasūtīts atomu vai molekulu izvietojums kosmosā. Attiecībā uz kristāla struktūru, ja struktūras elementi periodiski atkārto, ir raksturīga tālsarežģīta procedūra; Ar zemu kārtību, nav pareizas atkārtošanās. Crystal ķermeņa raksturīga iezīme ir spēja saglabāt veidlapu. Par perfektu kristāla zīmi, kura modelis ir telpiskais režģis, ir simetrijas īpašums. Saskaņā ar simetriju ir saprotams kā cietā ķermeņa kristāliskās restes teorētiskā spēja apvienot ar spoguļa atspoguļojumu tās punktus no noteiktas plaknes, ko sauc par simetrijas plakni. Ārējās formas simetrija atspoguļo kristāla iekšējās struktūras simetriju. Kristāla struktūra ir, piemēram, visi metāli, par kuriem divi simetrijas veidi ir raksturīgi: kubiskā un sešstūris.

Amorfās struktūrās ar nesakārtotu atomu sadalījumu, vielas īpašības dažādos virzienos ir vienādi, tas ir izotropiskas vielas (amorfas) vielas.

Visiem kristāliem anizotropija raksturo. Attāluma kristāli starp atomiem ir pasūtīti, bet dažādos virzienos, tad kārtīguma pakāpe var būt nevienlīdzīga, kas noved pie atšķirības īpašumos kristāla vielas dažādos virzienos. Kristāla īpašību atkarība no tās režģa virziena tiek saukta anizotropija Īpašības. Anizotropija izpaužas, mērot gan fiziskas, gan mehāniskas, gan citas īpašības. Ir īpašības (blīvums, siltuma jauda), neatkarīgi no kristāla virziena. Lielākā daļa raksturlielumu ir atkarīga no virziena izvēles.

Pasākuma īpašības var būt īpašības, kurām ir noteikta materiāla tilpums: izmēri - no dažiem milimetriem līdz desmitiem centimetru. Šie objekti ar konstrukciju, identisku kristālisku šūnu, sauc par atsevišķiem kristāliem.

Īpašumu anizotropija izpaužas atsevišķos kristālos un praktiski nav prombūtnē polikristāliskajā vielā, kas sastāv no maziem haotiskiem kristāliem. Tāpēc polikristāliskās vielas sauc par kvaziIzropic.

Polimēru kristalizācija, kuru molekulas var izvietot sakārtoti, veidojot supramolekulārās struktūras iepakojumos, klubos (globul), fibrilu uc, notiek noteiktā temperatūras diapazonā. Sarežģītā molekulu un to agregātu struktūra nosaka polimēru uzvedības specifiku sakārtoti. Viņi nevar pāriet uz zemu viskozitātes šķidruma stāvokli, nav gāzveida stāvokļa. Cietā veidā polimēri var būt stiklīgi, ļoti elastīgas un viskozas valstis. Polimēri ar lineāriem vai sazarotiem molekulām var mainīt no vienas valsts uz citu, kas izpaužas polimēru deformācijas procesā. Att. 9 parāda temperatūras deformācijas atkarību.

Fig. 9 Termomehāniska amorfa polimēra līkne: t. c, t. t, T. P - stikla pārejas temperatūra, šķidruma un agrīnās ķīmiskās sadalīšanās attiecīgi; I - III - attiecīgi stikla, ļoti elastīgas un viskozas valsts zonas; Δ. l.- deformācija.

Molekulu atrašanās vietas telpiskā struktūra nosaka tikai polimēra stikla līdzīgu stāvokli. Zemā temperatūrā visi polimēri ir deformēti elastīgi (9. att., i.). Virs stikla pārejas temperatūras t. C amorfs polimērs ar lineāru struktūru nonāk ļoti elastīgā stāvoklī ( iI zona.), un tās deformācija stiklveida un ļoti elastīgas valstis ir atgriezeniskas. Apkure virs temperatūras plūsmas t. T pārveido polimēru viskozā stāvoklī ( iII zona.). Polimēra deformācija viskozā stāvoklī ir neatgriezeniska. Amorfs polimērs ar telpisko (acu, šūtām) struktūru nav viskozas valsts, temperatūras platība augstas elastīgās valsts paplašina līdz sadalīšanās temperatūru polimēra t. R. Šāda rīcība ir raksturīga gumijas tipa materiāliem.

Vielas temperatūra jebkurā kopējā valstī raksturo tās daļiņu (atomu un molekulu) vidējo kinētisko enerģiju. Šīs daļiņas ķermenī ir galvenajā kinētiskajā enerģijā svārstībām, salīdzinot ar līdzsvara centru, kur enerģija ir minimāla. Ja tiek sasniegta noteikta kritiskā temperatūra, cietais materiāls zaudē savu spēku (stabilitāti) un izkausē, un šķidrums pārvēršas pāros: cauruļvadi un iztvaiko. Šīs kritiskās temperatūras ir kušanas un viršanas temperatūras.

Kad kristāliskais materiāls tiek apsildīts noteiktā molekulas temperatūrā, molekula tiek pārvietota tik enerģiski, ka cietie savienojumi polimērā ir traucēti, un kristāli tiek iznīcināti - iet šķidrā stāvoklī. Temperatūra, kurā kristāli un šķidrumi ir līdzsvarā, sauc par kristāla kušanas punktu vai šķidruma cietināšanas punktu. Attiecībā uz jodu šī temperatūra ir 114 o C.

Katram ķīmiskajam elementam ir individuāls kušanas punkts. t. Pl, dalot cieta un šķidruma esamību un viršanas temperatūru t. Kip, kas atbilst šķidruma pārejai gāzē. Šādās temperatūrās vielas ir termodinamiskajā līdzsvarā. Kopējā stāvokļa izmaiņas var papildināt ar lēcienu pārmaiņām brīvās enerģijas, entropijas, blīvuma un citu fiziskie daudzumi.

Aprakstīt dažādas valstis fizika izmanto plašāku koncepcijutermodinamiskā fāze. Šīs parādības, kas apraksta pārejas no vienas fāzes uz citu, sauc par kritisku.

Sildot vielu iziet fāzes transformācijas. Vara, kad kušana (1083 o c) pārvēršas šķidrumā, kurā atomiem ir tikai tuvu melee pasūtījumu. Ar spiedienu 1 ATM, vara vārās pie 2310 ° C temperatūrā un pārvēršas gāzveida vara ar nejauši izvietotiem vara atomiem. Piesātinātā kristāla un šķidruma kušanas temperatūrā ir vienādi.

Materiāls parasti ir sistēma.

Sistēma - vienotu vielu grupa fizisksĶīmiskās vai mehāniskās mijiedarbības. Fāze Sauc par viendabīgu sistēmas daļu, kas atdalīta no citām daļām no sadaļas fiziskās robežas (čuguna: grafīta + dzelzs graudi; ledus ūdenī: ledus + ūdens).Sastāvdaļas Sistēmas ir dažādas fāzes, kas veido šo sistēmu. Sistēmas sastāvdaļas - tās ir vielas, kas veido visas šīs sistēmas fāzes (kompozītu daļas).

Materiāli, kas sastāv no diviem vai vairākiem posmiem izkliedētssistēmas. Dispersedstemas ir atdalītas ar ļaunu, uzvedība, kas atgādina uzvedību šķidrumu un želejas ar raksturīgajām īpašībām cietvielu. Pelnu dispersijas vidē, kurā viela tiek izplatīta, ir šķidrums, stabilā fāze dominē želejās. GELS ir daļēji kristālisks metāls, betons, želatīna šķīdums ūdenī zemās temperatūrās (augstā temperatūrā, želatīns nonāk Sol). Hydrosolu sauc par dispersiju ūdenī, aerosols - dispersija gaisā.

Statusa diagrammas.

Termodinamiskajā sistēmā katru fāzi raksturo parametri, piemēram, temperatūra T., Koncentrācija no un spiediens R. Lai aprakstītu fāzes transformācijas, tiek izmantota viena enerģijas raksturojums - brīvā enerģija Gibbs Δg. (Termodinamiskais potenciāls).

Termodinamika, aprakstot transformācijas, attiecas tikai uz līdzsvara stāvokļa izskatīšanu. Līdzsvara stāvoklis Termodinamisko sistēmu raksturo termodinamisko parametru (temperatūra un koncentrācija, jo tehnoloģiskā apstrādē R\u003d const) laikā un enerģijas plūsmu un vielu neesamība - ar pastāvīgiem ārējiem apstākļiem. Fāzes līdzsvars - termodinamiskās sistēmas līdzsvara stāvoklis, kas sastāv no diviem vai vairākiem posmiem.

Par matemātisku aprakstu par līdzsvara sistēmas nosacījumiem pastāv fāzes noteikumsGibbs iegūti. Tas saistās ar fāžu skaitu (f) un komponentu (k) līdzsvara sistēmā ar sistēmas dispersiju, I.E., termodinamisko brīvības pakāpes skaitu (c).

Sistēmas termodinamiskās pakāpes skaits (mainīgums) ir neatkarīgu mainīgo lielumu skaits kā iekšējais (fāžu ķīmiskais sastāvs) un ārējā (temperatūra), kuru var piešķirt dažādus patvaļīgus (kādā intervālā), lai jaunie posmi nepazūd un nepazūd.

Gibbs fāzes vienādojums:

C \u003d k - f + 1.

Saskaņā ar šo noteikumu divu komponentu sistēmā (k \u003d 2), ir iespējami šādi brīvības varianti:

Par vienu fāzes stāvokli (f \u003d 1) c \u003d 2, ti., jūs varat mainīt temperatūru un koncentrāciju;

Divfāžu štatā (f \u003d 2) c \u003d 1, i.e., jūs varat mainīt tikai vienu ārēju parametru (piemēram, temperatūru);

Trīfacefāžu stāvoklī brīvības pakāpes skaits ir nulle, ti. nav iespējams mainīt temperatūru, neizjaucot sistēmas līdzsvaru (sistēma nav nonvara).

Piemēram, tīru metālu (k \u003d 1) kristalizācijas laikā, kad ir divi fāzes (f \u003d 2), brīvības pakāpes skaits ir nulle. Tas nozīmē, ka kristalizācijas temperatūru nevar mainīt, līdz process ir pabeigts un viens posms paliks - cietais kristāls. Pēc kristalizācijas beigām (F \u003d 1) brīvības pakāpes skaits ir 1, tāpēc ir iespējams mainīt temperatūru, tas ir, dzesējot cieto, netraucējot līdzsvaru.

Sistēmu uzvedība, atkarībā no temperatūras un koncentrācijas, apraksta statusa diagramma. Ūdens statusa diagramma ir sistēma ar vienu komponentu H 2 O, tāpēc lielākais skaits posmos, kas var būt vienlaicīgi līdzsvarā, vienāds ar trim (10. att.). Šie trīs posmi ir šķidri, ledus, tvaiks. Brīvības brīvības skaits šajā lietā ir nulle, t.i. Nav iespējams mainīt ne spiedienu, ne temperatūru tā, lai neviens no posmiem pazūd. Parastā ledus, šķidrā ūdens un ūdens tvaiki var pastāvēt līdzsvarā vienlaicīgi ar spiedienu 0,61 kPa un temperatūra 0,0075 ° C. Trīs fāžu līdzāspastāvēšanas punktu sauc par triple punktu ( O.).

Līkums OS. Atdala tvaika un šķidruma laukumus un ir piesātinātā ūdens tvaiku spiediena atkarība uz temperatūras. OS līkne rāda, ka savstarpēji saistītas temperatūras vērtības un spiediens, kurā šķidrā ūdens un ūdens tvaiks ir līdzsvarā viens ar otru, tāpēc to sauc par līdzsvara šķidruma līkni vai viršanas līkni.

10. attēls ūdens stāvokļa diagramma

Līkums Ov Atdala šķidruma zonu no ledus apgabala. Tas ir līdzsvara līknes cietais stāvoklis - šķidrs un sauc kušanas līkne. Šī līkne rāda tos savstarpēji saistītos temperatūras un spiediena vērtības pārus, kurās ledus un šķidrais ūdens ir līdzsvars.

Līkums Oa. To sauc par sublimācijas līkni un parāda savstarpēji savienotus spiediena un temperatūras vērtības pārus, kurās ledus un ūdens tvaiks ir līdzsvarā.

Statusa diagramma ir vizuāls veids, kā pārstāvēt dažādus posmus, atkarībā no ārējiem apstākļiem, piemēram, spiedienam un temperatūrai. Statusa diagrammas tiek aktīvi izmantotas materiālās zinātnē dažādos tehnoloģiskos posmos, lai iegūtu produktu.

Šķidrums atšķiras no cietā kristāliskā ķermeņa ar nelielām viskozitātes vērtībām (molekulu iekšējā berze) un augstas ienesīguma vērtības (vērtība, reversā viskozitāte). Šķidrums sastāv no dažādām molekulu vienībām, kurā daļiņas atrodas noteiktā kārtībā, piemēram, kārtībā kristālos. Strukturālo vienību raksturs un starpsienas mijiedarbība nosaka šķidruma īpašības. Šķidrās atšķirības: Monoatomic (sašķidrinātas cēlās gāzes), molekulārā (ūdens), jonu (izkausētie sāļi), metāla (izkausētie metāli), šķidrie pusvadītāji. Vairumā gadījumu šķidrums ir ne tikai kopējais stāvoklis, bet arī termodinamisks (šķidrums) fāze.

Šķidrās vielas visbiežāk pārstāv risinājumus. Risinājumsuniform, bet nav ķīmiski tīra viela, sastāv no izšķīdušās vielas un šķīdinātāja (šķīdinātāju piemēri - ūdens vai organiskie šķīdinātāji: dihloretāns, alkohols, ogleklis tetraklorīds utt.), Tāpēc tas ir vielu maisījums. Piemērs ir alkohola šķīdums ūdenī. Tomēr risinājumi ir arī gāzveida (piemēram, gaisa) vai cieto (metāla sakausējumu) vielu maisījumi.

Atdzesējot apstākļos zemu kristalizācijas centru likmi un spēcīgu viskozitātes pieaugumu, var rasties stiklains stāvoklis. Brilles ir izotropiski cieti materiāli, ko iegūst, izkausēta neorganisko un organisko savienojumu supercooling.

Daudzas vielas ir zināmas, pāreja no kristāliskā stāvokļa izotropā šķidrumā tiek veikta caur starpposma šķidro kristālu stāvokli. Tas ir raksturīgs vielām, kuru molekulām ir garu stieņu (nūju) forma ar asimetrisku struktūru. Šādas fāzes pārejas kopā ar termisko iedarbību izraisa jump-līdzīgu maiņu mehānisko, optisko, dielektriskās un citas īpašības.

Šķidrie kristāliŠķidrums var būt iegarena piliens vai kuģa forma, ir augsts šķidrums, kas spēj apvienoties. Tie tika plaši izmantoti dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās. Viņu optiskās īpašības ir ļoti atkarīgas no nelielām izmaiņām ārējos apstākļos. Šī funkcija tiek izmantota elektrotehniskajās ierīcēs. Jo īpaši, šķidro kristāli izmanto elektronisko pulksteņu, vizuālās iekārtas utt.

Galvenās kopējās valstis ir plazma- daļēji vai pilnīgi jonizēta gāze. Saskaņā ar veidošanās metodi, divu veidu plazmas atšķirt: Termiskā, rašanos uz augstām temperatūrām un gāzveida, kā rezultātā elektriskās izplūdes gāzes vidē.

Plasmochemical procesi aizņem izturīgu vietu vairākās nozarēs. Tos izmanto ugunsizturīgo metālu griešanai un metināšanai, dažādu vielu sintēze, plazmas gaismas avoti tiek plaši izmantoti, solot plazmas piemērošanu termonukleārās elektrostacijās utt.

Ieviešana

1.Allegāta vielas stāvoklis - gāze

2. vielas stāvoklis - šķidrums

3.Angate stāvoklis vielas - cieta

4. Vielas grāmatvedības stāvoklis - plazma

Secinājums

Izmantotās literatūras saraksts

Ieviešana

Kā zināms, daudzas vielas dabā var būt trīs valstīs: cieta, šķidra un gāzveida.

Vielas daļiņu mijiedarbība cietajā stāvoklī ir materiāla daļiņu mijiedarbība. Attālums starp molekulām ir aptuveni vienāds ar saviem izmēriem. Tas noved pie pietiekami spēcīgas mijiedarbības, kas praktiski liedz daļiņas spēju pārvietoties: viņi svārstās par kādu līdzsvara stāvokli. Viņi saglabā formu un apjomu.

Šūnu īpašības ir izskaidrotas arī to struktūra. Vielas daļiņas šķidrumos mijiedarbojas mazāk intensīvi nekā cietās vielas, un tāpēc viņi var pārlēkt to atrašanās vietu - šķidrumi nesaglabā savu formu - tie ir šķidrums.

Gāze ir molekulu kolekcija, nejauši pārvietojas visos virzienos neatkarīgi viens no otra. Gāzēm nav savas formas, aizņem visu tilpumu, kas sniegta tiem un viegli saspiest.

Ir vēl viena vielas stāvoklis - plazma.

Šā darba mērķis ir apsvērt esošās vielas kopējās valstis, lai noteiktu visas savas priekšrocības un trūkumus.

Lai to izdarītu, ir nepieciešams paveikt un jāapsver šādas kopējās vēnas:

2. šķidrumi

3. Cietās vielas

3. Vielas kopējais stāvoklis ir ciets

Ciets, Viena no četrām kopējām valstīm, kas atšķiras no citām apkopojošām valstīm (šķidrumi, gāzes, plazma) Stabilitāte formas un rakstura atomu, kas padara mazas svārstības netālu no līdzsvara noteikumiem. Kopā ar kristālisko stāvokli T. T. Ir amorfs stāvoklis, ieskaitot stikla stāvokli. Kristāli raksturo tālu kārtību atomu atrašanās vietā. Nav tālu rīkojumu amorfā ķermenī.

Visiem jautājumiem var pastāvēt vienā no četrām sugām. Katrs no tiem ir noteikta vielas kopsumma. Zemes būtībā tikai viens no tiem ir pārstāvēts tikai viens. Tas ir ūdens. To ir viegli redzēt un iztvaicēt un izkusis un grūti. Tas ir, tvaiks, ūdens un ledus. Zinātnieki ir iemācījušies mainīt vielas kopējās valstis. Vislielākā sarežģītība ir tikai plazma. Šim nolūkam ir nepieciešami īpaši nosacījumi.

Kas tas ir, kas tas ir atkarīgs no tā, kā tas ir raksturīgs?

Ja ķermenis ir pagājis citā vielas kopējā stāvoklī, tas nenozīmē, ka parādījās kaut kas cits. Viela paliek nemainīga. Ja šķidrumam bija ūdens molekulas, tad tie būs vienādi pāris ar ledu. Tikai to atrašanās vieta, kustības ātrums un mijiedarbības stiprums mainīsies.

Pētot tēmu "Kopējā valstis (8. klase)" tiek uzskatītas tikai par trim no tām. Tas ir šķidrs, gāze un ciets. Viņu izpausmes ir atkarīgas no fiziskajiem vides apstākļiem. Šo valstu īpašības ir norādītas tabulā.

Apkopotā valsts nosaukums	ciets	šķidrums	gāze
Viņa īpašības	saglabā veidlapu ar tilpumu	ir pastāvīgs apjoms, ņem kuģa formu	nav pastāvīga apjoma un formu
Molekulas	crystal režģa mezglos	apraudīgs	haotisks
Attālums starp tiem	salīdzināms ar molekulu izmēriem	aptuveni vienāds ar molekulu lielumu	ievērojami vairāk nekā to lielums
Kā molekulas pārvietojas	vilcināties pie režģa mezgla	nepārvietojas no līdzsvara vietas, bet dažreiz viņi dara lielus lēcienus	reti sadursme
Kā viņi mijiedarbojas	ievērojami piesaista	ievērojami piesaista viens otru	nepiesaistiet, atbaidošus spēkus izpaužas kā hitting

Pirmais stāvoklis: ciets ķermenis

Tās būtiskā atšķirība no citiem ir tāda, ka molekulām ir stingri definēta vieta. Kad viņi runā par cietu kopējo stāvokli, tad visbiežāk tās nozīmē kristāli. Tajos režģa struktūra ir simetriska un stingri periodiska. Tāpēc vienmēr paliek tas, kā ķermenis nebūtu izplatīts. Vielas molekulu svārstības nepietiek, lai iznīcinātu šo režģi.

Bet ir arī amorfas ķermeņi. Viņiem nav stingras struktūras atomu atrašanās vietā. Tie var būt jebkur. Bet šī vieta ir tik stabila kā kristāla korpusā. Atšķirība starp amorfām vielām no kristāla faktu, ka viņiem nav noteikta kausēšanas punkts (sacietējums), un tie ir raksturīgi šķidrumam. Spilgti šādu vielu piemēri: stikls un plastmasa.

Otrais stāvoklis: šķidrums

Šī vielas kopējais stāvoklis ir šķērslis starp cieto un gāzi. Tāpēc apvieno dažas īpašības no pirmā un otrā. Tātad attālums starp daļiņām un to mijiedarbību ir līdzīga, kas bija kristālu gadījumā. Bet šeit ir vieta un kustība tuvāk gāzei. Tāpēc šķidruma forma nesaglabā, bet izplatās pa kuģi, kurā atrodas nanīts.

Trešais stāvoklis: gāze

Zinātnei ar nosaukumu "Fizika" kopējā valsts veidā nav pēdējā vietā. Galu galā, viņa mācās apkārtējo pasauli, un gaiss ir ļoti izplatīts tajā.

Šīs valsts iezīmes ir fakts, ka mijiedarbības spēki starp molekulām praktiski nav. Tas izskaidro savu brīvo pārvietošanos. Tāpēc, ka gāzveida viela aizpilda visu viņam sniegto apjomu. Turklāt jūs varat tulkot tikai šajā valstī, jums ir nepieciešams tikai palielināt temperatūru vēlamajai vērtībai.

Ceturtais stāvoklis: plazma

Šī vielas kopējā valsts ir gāze, kas ir pilnībā vai daļēji jonizēta. Tas nozīmē, ka tajā ir negatīvu un pozitīvi uzlādētu daļiņu skaits ir gandrīz vienāds. Ir šāda situācija, kad gāze ir apsildīta. Tad pastāv strauja termiskās jonizācijas procesa paātrināšana. Tas ir tas, ka molekulas ir sadalītas atomos. Pēdējais tad pārvēršas jonos.

Visuma ietvaros šī valsts ir ļoti izplatīta. Jo tai ir visas zvaigznes un vides starp tām. Zemes virsmas robežās tas notiek ļoti reti. Ja jūs neskaitāt jonosfēru un saules vējš, plazma ir iespējama tikai pērkona negaiss laikā. Zibens mirgo šādi apstākļi ir izveidoti, kuros atmosfēras gāzes dodas uz ceturto vielas stāvokli.

Bet tas nenozīmē, ka plazmā netika izveidota laboratorijā. Pirmā lieta, kas izdevās reproducēt, ir gāzes izplūde. Tagad plazma piepilda dienasgaismas un neona reklāmas lampas.

Kā pāreja starp valstīm?

Lai to izdarītu, izveidojiet noteiktus apstākļus: nemainīgu spiedienu un konkrētu temperatūru. Šādā gadījumā izmaiņas kopējās vielas valstīs ir pievienots enerģijas atbrīvošanu vai uzsūkšanos. Turklāt šī pāreja nenotiek viegli, un prasa noteiktas laika izmaksas. Visā laikā apstākļi nedrīkst būt nemainīgi. Pāreja notiek vienlaicīgi ar vielas esamību divos hipostāzes, kas atbalsta siltuma līdzsvaru.

Pirmās trīs vielas valstis var interpretēt otru. Ir tiešie procesi un apgriezti. Viņiem ir šādi nosaukumi:

• kausēšana (no cieta šķidrā) un kristalizācija, piemēram, ledus un rūdīta ūdens kausēšana;
• iztvaikošana (no šķidruma gāzveida) un kondensācija, Piemēram ir ūdens iztvaikošana un iegūst to no tvaika;
• sublimācija (no cietvielām gāzveida) un dezublimācijaPiemēram, sausās aromatizētāja iztvaikošana pirmajam no tiem un sala modeļiem uz stikla līdz otrajam.

Kausēšanas un kristalizācijas fizika

Ja cietā ir apsildīta, tad noteiktā temperatūrā, ko sauc par kausēšanas temperatūra Īpaša viela sāks mainīt apkopoto stāvokli, ko sauc par kausēšanu. Šis process ir aprīkots ar enerģijas uzsūkšanos siltuma daudzums Un apzīmē vēstuli Q.. Lai to aprēķinātu, jums būs jāzina ĪPAŠAIS KUSŠANAS Siltumskas ir apzīmēts λ . Un formula uzņem šādu izteiksmi:

Q \u003d λ * mkur m ir vielas masa, kas ir iesaistīta kušanas veidā.

Ja rodas otrādi, i.e. šķidruma kristalizācija, tad apstākļi tiek atkārtoti. Vienīgā atšķirība ir tā, ka enerģija tiek piešķirta, un "mīnus" zīme parādās formulā.

Dažādi un kondensācijas fizika

Turpinot vielas sildīšanu, tas pakāpeniski tuvojas temperatūrai, kurā sāksies intensīva iztvaikošana. Šo procesu sauc par iztvaikošanu. To atkal raksturo enerģijas absorbcija. Tikai tā aprēķinā jūs vēlaties zināt Īpašs iztvaikošanas siltums r.. Un formula būs šāda:

Q \u003d R * m.

Atpakaļgaitas process vai kondensāts notiek ar tādu pašu siltuma daudzumu piešķiršanu. Tāpēc formula atkal parādās mīnus.