2. Агрегатний стан речовин

Ознаки, за якими речовини схожі, або ж за якими можна відрізнити одну речовину від іншої, називають властивостями .

Перша (і найважливіша) властивість будь-якої речовини — це його агрегатний стан при так званих нормальних умовах (н.у.).

У науці нормальними умовами (н.у.) прийнято вважати такі умови, коли температура становить \(0°\)С, а тиск дорівнює \(101,3\) кПа.

Агрегатний стан може бути твердим , рідким або газоподібним (в зорях речовина існує ще в одному — у плазмовому стані).

У твердому агрегатному стані частинки, з яких складається речовина (атоми, молекули або йони) володіють найменшим запасом енергії, відстань між частинками є найменшою, а самі частинки здійснюють коливальні рухи.

Наприклад, при нормальних умовах у твердому агрегатному стані знаходяться усі метали (крім ртуті), алмаз, графіт, кухонна сіль, харчова сода, цукор (сахароза).

У рідкому агрегатному стані частинки, з яких складається речовина, володіють великим запасом енергії, відстані між ними більше, і рухаються вони поступально і хаотично (невпорядковано).

Якщо речовина знаходиться у газоподібному агрегатному стані , частинки, з яких складається речовина, мають найбільший запас енергії, відстань між ними є найбільшою, і рухаються вони хаотично з великою швидкістю.

при нормальних умовах у газоподібному агрегатному стані знаходиться азот, кисень, озон, вуглекислий газ, аргон і гелій.

Так, якщо температура опускається нижче \(0°\) С, вода переходить з рідкого у твердий агрегатний стан, тобто, перетворюється на лід. Якщо ж температура підвищується до \(100°\) С, вода переходить з рідкого у газоподібний агрегатний стан, тобто, перетворюється на водяну пару.

Більшість речовин, в залежності від умов, можуть існувати як у твердому, так і в рідкому або газоподібному стані.

Проте, деякі речовини, наприклад целюлоза, з якої виготовляють папір, бувають тільки твердими. Цукор можна розплавити, але перевести його в газоподібний агрегатний стан не вийде. Справа в тому, що такі речовини при нагріванні починають розкладатися, тобто, перетворюються в інші речовини, що володіють іншими властивостями.

§ 49. Зміни агрегатних станів речовини

Ви вже знаєте, що лід, вода та водяна пара складаються з однакових молекул — молекул води. Різниця лише в тому, що вода перебуває в різних станах: твердому, рідкому, газоподібному. Ці стани речовин називають агрегатними (мал. 49.1).

Мал. 49.1. Агрегатні стани речовин

Багато речовин за різних умов можуть перебувати в різних агрегатних станах. За звичайних умов повітря — це газ, а за низької температури — рідина. Залізо за звичайних умов тверде, а за високої температури — рідке.

Плавлення та твердіння

Із вашого досвіду ви знаєте, що речовини можуть змінювати свій агрегатний стан.

Восени калюжі вкриваються кригою, а влітку після дощу такі самі калюжі швидко висихають. Навесні тане сніг. У теплу погоду йде дощ, а в морозну — сніг.

Це приклади зміни агрегатних станів води. Так само можуть змінювати агрегатні стани й інші речовини.

Процес, за якого тверді тіла переходять у рідкий стан, називають плавленням (мал. 49.2). Прикладами плавлення є танення льоду, плавлення металів тощо.

Мал. 49.2. Танення бурульок — процес переходу води з твердого стану в рідкий

Випаровування та конденсація

Нагрівання рідин спричиняє пароутворення — випаровування з поверхні рідини (мал. 49.3). А за подальшого нагрівання відбувається процес кипіння.

Мал. 49.3. Випаровування води під час кип’ятіння

Якщо газ або пару охолоджувати, то, зазвичай, спочатку газ конденсується — перетворюється на рідину (мал. 49.4)

Мал. 49.4. Конденсація водяної пари на холодному склі вікна

Охолодження перетворює рідину на тверде тіло: відбувається твердіння, або кристалізація (мал. 49.5).

Мал. 49.5. Лід утворюється у процесі кристалізації

Агрегатний стан багатьох речовин залежить від температури.

Дізнайтеся більше

Іноді перехід із твердого стану в газоподібний може минати рідкий стан. Такий процес називають сублімацією. Наприклад, тверда вуглекислота (її ще називають «сухий лід») за температури -70 °С й атмосферного тиску випаровується без переходу в рідкий стан, тобто сублімується.

Перехід із газоподібного стану у твердий називають десублімацією.

Процеси переходу води у різні агрегатні стани

Проектна діяльність

Створіть лепбук про зміни агрегатних станів речовин у природі та побуті.

Ключова ідея

Багато речовин за різних умов можуть перебувати в різних агрегатних станах. Речовини змінюють агрегатний стан за певних умов: нагрівання, охолодження. За підвищення температури відбуваються процеси плавлення, пароутворення й кипіння. А за зниження температури – твердіння або кристалізація.

Запитання для повторення й засвоєння

• 1. Що необхідно зробити, щоб конденсувалася водяна пара?
• 2. Що потрібно зробити, щоб перетворити воду на лід?
• 3. Як потрібно змінити температуру, щоб розпочався процес випаровування?
• 4. У якому стані перебувають речовини в морозиві? Завдяки якому процесу воно утворюється під час приготування?
• 5*. Проведіть дослідження зміни агрегатних станів харчових продуктів і заморозьте фруктовий сік або молоко з допомогою дорослих. Опишіть або сфотографуйте зміни, які при цьому відбулися.