« Физика - 10 клас

Възможно ли е да се обяснят свойствата на веществото във всички негови агрегатни състояния със структурата на веществото, движението и взаимодействието на неговите частици?


Силите на взаимодействие на молекулите.


Молекулите взаимодействат помежду си. Без това взаимодействие не би имало нито твърди, нито течни тела.

Не е трудно да се докаже съществуването на значителни сили на взаимодействие между атомите или молекулите. Опитайте се да счупите дебелата пръчка! Но той е съставен от молекули. Но сам привлекателни силине може да осигури съществуването на стабилни образувания от атоми и молекули. На много малки разстояния между молекулите задължително има отблъскващи сили. Поради това молекулите не проникват една в друга и парчетата материя никога не се компресират до размери от порядъка на размера на една молекула.

Молекулае сложна система, състояща се от отделни заредени частици: електрони и атомни ядра.

Като цяло молекулите са електрически неутрални, но значителни електрически сили действат между тях на къси разстояния: възниква взаимодействието на електрони и атомни ядра на съседни молекули.

Ако молекулите са разположени на разстояния, надвишаващи техните размери няколко пъти, тогава силите на взаимодействие практически не влияят.

На разстояния над 2-3 молекулни диаметъра действат привличащи сили. Тъй като разстоянието между молекулите намалява, тяхната сила взаимно привличанепърво се увеличава, но в същото време се увеличава и силата на отблъскване. На определено разстояние r 0 силата на привличане става равна на силата на отблъскване. Това разстояние се счита за равно на диаметъра на молекулата.

Тъй като разстоянието намалява допълнително, електронните обвивки на атомите започват да се припокриват и силата на отблъскване бързо нараства. Фигура 8.5 показва графики на зависимостта на потенциалната енергия на взаимодействие на молекулите (фиг. 8.5, а) и силите на привличане (1) и отблъскване (2) (фиг. 8.5, б) от разстоянието между молекулите. При r = r 0 потенциалната енергия е минимална, силата на привличане е равна на силата на отблъскване. При r > r 0 силата на привличане е по-голяма от силата на отблъскване; в r< r 0 сила притяжения меньше силы отталкивания.

Молекулярно-кинетичната теория дава възможност да се разбере защо дадено вещество може да бъде в газообразно, течно и твърдо състояние.

И така, привличащите сили действат между молекулите и те участват в топлинното движение. Агрегатното състояние на веществото се определя от това кое от тези две свойства на молекулите е основното.


Газове.


При газовете разстоянието между атомите или молекулите е средно много пъти по-голямо от размера на самите молекули. Например при атмосферно налягане обемът на съда е десетки хиляди пъти по-голям от обема на молекулите в него.

Газовете лесно се компресират, докато средното разстояние между молекулите намалява, но формата на молекулата не се променя.

Газовете могат да се разширяват неограничено. Те не запазват нито форма, нито обем. Множество удари на молекули върху стените на съда създават налягане на газа.

Молекулите на газа с огромни скорости - стотици метри в секунда - се движат в пространството. Сблъсквайки се, те отскачат един от друг в различни посоки като билярдни топки. Слаби силипривличането на газовите молекули не е в състояние да ги задържи близо една до друга.

В газовете средната кинетична енергия на топлинното движение на молекулите е по-голяма от средната потенциална енергия на тяхното взаимодействие, така че често можем да пренебрегнем потенциалната енергия на взаимодействието на молекулите.


Течности.


Течните молекули са разположени почти близо една до друга, така че течната молекула се държи по различен начин от молекулата на газа.

При течностите има т.нар поръчка на къси разстояния, т.е. подреденото подреждане на молекулите се поддържа на разстояния, равни на няколко молекулни диаметъра.

Молекулата осцилира около своето равновесно положение, като се сблъсква със съседни молекули. Само от време на време прави поредния "скок", изпадайки в ново положение на равновесие.

В равновесно положение силата на отблъскване е равна на силата на привличане, т.е. общата сила на взаимодействие на молекулата е нула.

Естеството на молекулярното движение в течности, установено за първи път от съветския физик Я. И. Френкел, дава възможност да се разберат основните свойства на течностите. Според образния израз на учения: "... течните молекули водят номадски начин на живот..." В същото време времето уреден животводните молекули, т.е. времето на нейните трептения около едно специфично равновесно положение при стайна температура е средно 10 -11 s. Времето на едно трептене е много по-малко (10 -12 - 10 -13 s). С повишаване на температурата времето на установения живот на молекулите намалява.

Течните молекули са разположени непосредствено една до друга. Когато обемът намалява, силите на отблъскване стават много големи. Това обяснява ниска свиваемост на течности.

Течности: 1) ниска свиваемост;
2) течни, т.е. не запазват формата си.

Течността на течностите може да се обясни по следния начин. Външната сила не променя забележимо броя на молекулярните скокове в секунда. Но скокове на молекули от едно установено положение в друго се случват предимно в посока на действието на външна сила. Ето защо течността тече и приема формата на съд.

В течности средната кинетична енергия на топлинното движение на молекулите е сравнима със средната потенциална енергия на тяхното взаимодействие. Наличието на повърхностно напрежение доказва, че силите на взаимодействие на течните молекули са значителни и не могат да бъдат пренебрегвани.


Твърди тела.


Атомите или молекулите на твърдите тела, за разлика от атомите и молекулите на течностите, осцилират около определени позиции на равновесие. Поради тази причина Твърдите тела запазват не само обем, но и форма.

В твърдите тела средната потенциална енергия на взаимодействието на молекулите е много по-голяма от средната кинетична енергия на тяхното топлинно движение.

Ако свържем центровете на равновесните позиции на атоми или йони на твърдо тяло, тогава получаваме правилна пространствена решетка, наречена кристална.

Фигури 8.6 и 8.7 показват кристалните решетки на готварска сол и диамант. вътрешен редв подреждането на атомите на кристалите води до правилните външни геометрични форми.

1 слайд

2 слайд

3 слайд

Газове Газ (газообразно състояние) (от холандския газ) е агрегатно състояние на вещество, характеризиращо се с много слаби връзки между съставните му частици (молекули, атоми или йони), както и тяхната висока подвижност. Газовите частици се движат почти свободно и хаотично в интервалите между сблъсъците, по време на които има рязка промяна в характера на тяхното движение. Газообразното състояние на вещество при условия, при които съществуването на стабилна течна или твърда фаза на същото вещество обикновено се нарича пара. Подобно на течностите, газовете са течни и издържат на деформация. За разлика от течностите, газовете нямат фиксиран обем [и не образуват свободна повърхност, но са склонни да запълнят целия наличен обем (например съд).

4 слайд

Газообразното състояние е най-често срещаното състояние на материята във Вселената (междузвездна материя, мъглявини, звезди, планетарни атмосфери и др.). от химични свойствагазовете и техните смеси са много разнообразни - от нискоактивни инертни газове до експлозивни газови смеси. Понякога] газовете включват не само системи от атоми и молекули, но и системи от други частици - фотони, електрони, Браунови частици, както и плазма

5 слайд

Газовете могат да се разширяват неограничено. Те не запазват нито форма, нито обем.Многобройни сблъсъци на молекули в стените на съда създават налягане на газа.

6 слайд

Течност Течността е едно от агрегатните състояния на веществото. Основното свойство на течността, което я отличава от другите агрегатни състояния, е способността да променя формата си за неопределено време под действието на тангенциални механични напрежения, дори произволно малки, като практически запазва обема.

7 слайд

Течността е физическо тяло, което има две свойства: Има течливост, поради което няма форма и приема формата на съда, в който се намира. Той леко променя формата и обема си с промени в налягането и температурата, при което е подобен на твърдо тяло.

8 слайд

Течното състояние обикновено се счита за междинно между твърдо вещество и газ: газът не запазва нито обем, нито форма, докато твърдото вещество запазва и двете. Формата на течните тела може да се определи изцяло или частично от факта, че повърхността им се държи като еластична мембрана. Така че водата може да се събира на капки. Но течността е способна да тече дори под неподвижната си повърхност, а това означава и незапазени форми (на вътрешните части на течното тяло). Молекулите на течността нямат определена позиция, но в същото време нямат пълна свобода на движение. Между тях има привличане, достатъчно силно, за да ги държи близо. Вещество в течно състояние съществува в определен температурен диапазон, под който преминава в твърдо състояние (настъпва кристализация или превръщане в твърдо аморфно състояние - стъкло), по-горе - в газообразно състояние (настъпва изпаряване). Границите на този интервал зависят от налягането. Като правило вещество в течно състояние има само една модификация. (Най-важните изключения са квантовите течности и течните кристали.) Следователно в повечето случаи течността е не само агрегатно състояние, но и термодинамична фаза (течна фаза). Всички течности обикновено се разделят на чисти течности и смеси. Някои смеси от течности са от голямо значение за живота: кръв, морска вода и др. Течностите могат да действат като разтворители.

9 слайд

Образуване на свободна повърхност и повърхностно напрежение Поради запазването на обема, течността може да образува свободна повърхност. Такава повърхност е фазовата граница на дадено вещество: от едната страна е течната фаза, от другата - газообразната (пара) и евентуално други газове, като въздух. Ако течната и газообразната фази на едно и също вещество са в контакт, възникват сили, които са склонни да намалят повърхността на интерфейса - сили на повърхностно напрежение. Интерфейсът се държи като еластична мембрана, която има тенденция да се свива. Повърхностното напрежение може да се обясни с привличането между течните молекули. Всяка молекула привлича други молекули, търси да се „заобиколи“ с тях и следователно да напусне повърхността. Съответно, повърхността има тенденция да намалява. Следователно сапунените мехурчета и мехурчетата по време на кипене са склонни да придобият сферична форма: за даден обем топката има минимална повърхност. Ако върху течност действат само сили на повърхностно напрежение, тя непременно ще придобие сферична форма - например водата пада в безтегловност. Малки обекти с плътност, по-голяма от плътността на течността, могат да "плуват" върху повърхността на течността, тъй като силата на гравитацията е по-малка от силата, която предотвратява увеличаването на повърхността.

10 слайд

Изпаряването е постепенният преход на вещество от течна към газообразна фаза (пара). По време на термично движение някои молекули напускат течността през нейната повърхност и се превръщат в пара. В същото време някои от молекулите преминават обратно от парата към течността. Ако повече молекули напускат течността, отколкото влизат, тогава се извършва изпаряване. Кондензацията е обратният процес, преминаването на вещество от газообразно в течно състояние. В този случай повече молекули преминават от парата в течността, отколкото в парата от течността. Кипенето е процес на изпаряване в течност. При достатъчно висока температура налягането на парите става по-високо от налягането вътре в течността и там започват да се образуват парни мехурчета, които (под гравитация) изплуват нагоре. Намокрянето е повърхностно явление, което възниква, когато течност контактува с твърда повърхност в присъствието на пара, тоест на границите на три фази. Смесимостта е способността на течностите да се разтварят една в друга. Пример за смесими течности: вода и етилов алкохол, пример за несмесващи се течности: вода и течно масло. Преходът на течности от едно състояние в друго

11 слайд

Твърди тела Твърдото вещество е едно от четирите агрегатни състояния на материята, което се различава от другите агрегатни състояния (течности, газове, плазма) по стабилността на формата си и естеството на топлинното движение на атомите, които правят малки трептения около равновесните позиции.

Молекулярната кинетична теория дава възможност да се разбере защо дадено вещество може да бъде в газообразно, течно и твърдо състояние.

Газ.При газовете разстоянието между атомите или молекулите в среда е многократно по-голямо от размера на самите молекули (фиг. 10). Например, при атмосферно налягане обемът на съда е десетки

хиляди пъти по-голям от обема на газовите молекули в съда.

Газовете лесно се компресират, тъй като при компресиране на газ намалява само средното разстояние между молекулите, но молекулите не се „притискат” една друга (фиг. 11).

Молекулите с огромни скорости - стотици метри в секунда - се движат в пространството. Сблъсквайки се, те отскачат един от друг в различни посоки като билярдни топки.

Слабите сили на привличане на газовите молекули не са в състояние да ги държат близо една до друга. Следователно газовете могат да се разширяват неограничено. Те не запазват нито форма, нито обем.

Множество удари на молекули върху стените на съда създават налягане на газа.

Течности.В течностите молекулите са разположени почти близо една до друга (фиг. 12). Следователно, молекула в течност се държи по различен начин, отколкото в газ. Притиснат, както в клетка, от други молекули, той извършва „бягане на място“ (осцилира около равновесното положение, сблъсквайки се със съседни молекули). Само от време на време прави "скок", пробивайки "решетките на клетката", но след това попада в нова "клетка", образувана от нови съседи. Времето на "установен живот" на водната молекула, т.е. времето на трептения около едно специфично равновесно положение, при стайна температура е средно s. Времето на едно трептене е много по-малко (s). С повишаване на температурата „заседналият живот“ на молекулите намалява. Естеството на молекулярното движение в течности, установено за първи път от съветския физик Я. И. Френкел, дава възможност да се разберат основните свойства на течностите.

Молекулите на течността са разположени непосредствено една до друга.Затова, когато се опитате да промените обема на течността, макар и с малко, започва деформацията на самите молекули (фиг. 13). А това изисква много сила. Това обяснява ниската свиваемост на течностите.

Течностите, както знаете, са течни, тоест не запазват формата си. Това се обяснява по следния начин. Ако течността не тече, тогава скокове на молекули от едно "заседнало" положение в друго се случват с еднаква честота във всички посоки (фиг. 12). Външната сила не променя забележимо броя на молекулните скокове в секунда, но скокове на молекули от едно "заседнало" положение в друго се случват предимно в посоката на външната сила (фиг. 14). Ето защо течността тече и приема формата на съд

Твърди вещества.Атомите или молекулите на твърдите тела, за разлика от течностите, осцилират около определени позиции на равновесие. Вярно е, че понякога молекулите променят своето равновесно положение, но това се случва изключително рядко. Ето защо твърдите вещества запазват не само обем, но и форма.

Има още една важна разлика между течности и твърди вещества. Една течност може да се сравни с тълпа, отделните членове на която неспокойно се натискат на място, а твърдото тяло е като стройна кохорта, членовете на която, въпреки че не стоят на внимание (поради термично движение), поддържат средно определени интервали между тях. Ако свържем центровете на равновесните позиции на атоми или йони на твърдо тяло, тогава получаваме правилна пространствена решетка, наречена кристална. Фигури 15 и 16 показват кристалните решетки от готварска сол и диамант. Вътрешният ред в подреждането на атомите на кристалите води до геометрично правилни външни форми. Фигура 17 показва якутски диаманти.

Както видяхте, качественото обяснение на основните свойства на материята на базата на молекулярно-кинетична теория не е особено трудно. Въпреки това теорията, която установява количествени връзки между експериментално измерените величини (налягане, температура и т.н.) и свойствата на самите молекули, техния брой и скорост на движение, е много сложна. Ние се ограничаваме до разглеждането на теорията на газовете.

1. Предоставете доказателства за съществуването на топлинно движение на молекулите.

2. Защо Брауновото движение е забележимо само за частици с малка маса?

3. Каква е природата на молекулярните сили? 4. Как зависят силите на взаимодействие между молекулите от разстоянието между тях? 5. Защо две оловни пръта с гладки, чисти разрези се залепват заедно, когато се притискат един към друг? 6. Каква е разликата между топлинното движение на молекулите на газовете, течностите и твърдите тела?

При определени условия цялата материя на планетата Земя присъства в едно от трите състояния: газообразно, течно или твърдо. Съществува и четвърто състояние на материята, наречено плазма. Разгледайте въпроса за структурата на газообразните, течните и твърдите тела, както и прехода им от едно състояние в друго при промяна на външните условия.

Твърдо състояние на материята

Твърдите тела се характеризират със способността да се противопоставят на външни сили, които действат върху тях, за да променят формата и обема си. Разглеждайки въпроса за структурата на газообразните, течните и твърдите тела и разглеждайки последните, трябва да се каже, че молекулите в тях са здраво свързани помежду си. Следователно обектът има специфична форма, която запазва при постоянни външни условия.

Молекулите в твърдо вещество могат да бъдат в подредено състояние, тогава те говорят за кристална структура. Или те могат да бъдат в неупорядочено състояние, тогава говорим за аморфни твърди тела. Ярък пример за кристална решетка е структурата на метални системи, която в пространството образува идеална решетка от определен тип, в чиито възли има йони на атоми. Пример за твърд обект с аморфна структура е стъклото.

Науки за твърди материи

Solids изучава няколко науки, които включват следното:

  • Физика на кондензираната материя. Изучава твърда и течна материя, чийто размер надвишава 10 19 частици, използвайки експериментални и теоретични методи.
  • Механика на деформациите. Тази наука изучава механичните свойства на твърдите тела, като напрежения в тях, еластични и пластични деформации, както и връзката на тези свойства с термодинамичните външни параметри. В тази дисциплина самата структура на твърдото тяло е маловажна.
  • Материалознание. Изучава структурата на молекулите на твърди, течни и газообразни тела, както и фазовите преходи между тези състояния.
  • Химия на твърдото тяло. Тази дисциплина е специализирана в синтеза на нови материали в твърдо състояние.

Някои свойства на твърдите тела

При постоянно налягане и относително ниски температури веществото е в твърдо състояние. Въздействието на малка външна сила върху твърдо състояние не води до външно различима деформация на твърдото тяло.

Ако силата се увеличи, тялото ще започне да се деформира еластично. При още по-голямо увеличаване на външното влияние са възможни два варианта:

  1. Ако тялото е метал, тогава то ще започне да изпитва пластична деформация, тоест ще настъпят значителни промени във формата му, които ще останат след прекратяване на външното влияние.
  2. Ако тялото има аморфна структура или кристална структура, но на местата на решетката има йони с различни знаци, например кристал натриев хлорид NaCl, тогава тялото няма да се деформира пластично, а просто ще се срути.

Всяко твърдо тяло се характеризира с определена плътност. Най-лекото вещество в тази категория е аерогелът, неговата плътност е 3 kg/m 3 . Най-плътният твърд материал, познат на човечеството, е металът - осмий. Един кубичен метър осмий има маса от 22 600 кг.

метални материали

Специална група твърди вещества са чистите метали и техните сплави. Разликата в този случай в структурата на твърдите тела от газообразното и течното състояние на материята се състои в съществуването на пространствена периодична решетка, която се нарича кристална решетка.

Поради кристалната структура металите имат редица важни свойства, като пластичност и дифракция. Почти всички те съществуват в три основни кристални решетки:

  • лицево-центриран куб, например Au, Ag, Al, Cu;
  • телесно-центриран кубичен, например, Nb, Mo, W, Fe;
  • хексагонално плътно уплътнени, напр. Ti, Zr.

За изследване на характеристиките на кристалните решетки е разработена науката кристалография.

Кондензирано състояние на веществото - течно

Течното състояние, подобно на твърдото, е несвиваемо, тоест запазва обема си в значителен диапазон на налягането. Течността обаче не запазва формата си, което я отличава от твърдо тяло и го доближава до газообразното състояние на материята.

Ако при образуването на твърди вещества действат молекулни и атомни сили, тогава течността се образува от молекули, които са свързани помежду си само чрез слаби молекулни сили. Най-разпространената на Земята е водата, която подобно на газа може да приеме формата на съд, в който е поставена.

Ако говорим за структурата на газообразни, течни и твърди тела, тогава трябва да се спомене, че течността, за разлика от газа, не променя своята плътност, когато се постави в който и да е затворен съд.

Характеристики, уникални за течностите

За всяка течност, поради наличието на молекулярни сили в нея, са присъщи свойства като повърхностно напрежение и капилярен ефект. Ако веществото е в гравитационното поле, например на нашата Земя, тогава всяко тяло, поставено в него, ще бъде изтласкано от течността според известния закон на Архимед.

Ако гравитацията не действа върху течността, тогава плаващата сила ще бъде нула. Освен това, при липса на външни сили, веществата в това състояние са склонни да придобият най-малката повърхност, като по този начин намаляват общата енергия. Ето защо в условия на безтегловност водните капки имат сферична форма, тъй като топката е фигурата с най-малка повърхност за този обем течност.

Капилярните свойства се обясняват със способността на молекулите да влизат в връзки не само помежду си, но и с атоми и молекули на други тела. Тези физически характеристики на течността се наричат ​​съответно кохезия и адхезия.

Говорейки накратко за структурата на газообразни, течни и твърди тела, трябва да споменем свойството на вискозитета, което е присъщо на течното и газообразното състояние. Под вискозитет се разбира способността да се противопоставя на всяко изместване на слоевете на веществото един спрямо друг в присъствието на градиент на налягането. За течности този индикатор зависи от скоростта на изместване на тези слоеве, температурата и молекулното тегло. Колкото по-висока е скоростта на тялото в течността, толкова по-голямо е молекулното тегло на частиците на течността и колкото по-ниска е температурата, толкова по-голям е вискозитетът.

Структурата на газовете

Газът е такова състояние на материята, когато съставните му частици не са свързани помежду си с никакви сили или тези сили са много слаби. Следователно такива вещества свободно променят обема и формата си, запълвайки целия съд, в който са поставени. Тази разлика в структурата на газообразните тела от течни и твърди води до факта, че те имат по-ниска плътност. В случай на газообразно състояние на водата е обичайно да се говори за пара.

В истинските газове няма абсолютно безпорядък. Молекулите в него обаче се движат толкова бързо, че практически не взаимодействат една с друга. Следователно газът запълва абсолютно всеки обем и молекулите в него ще бъдат разделени относително дълги разстоянияв сравнение с размера на самите молекули. Поради голямото разстояние между молекулите, газовете лесно се компресират, като същевременно увеличават тяхната плътност и вътрешно налягане.

Идеален газ

Във физиката, поради създаването на модели на структурата на твърди, течни и газообразни тела, възникват някои разумни опростявания на реалните състояния на материята, които позволяват използването на по-прост математически апарат за изследване на тези състояния. Един такъв модел беше концепцията за идеален газ.

Този термин се отнася до газообразното състояние на материята, при което молекулите имат точкови размери в сравнение с разстоянията между тях и при което те не взаимодействат една с друга.

При нормални условия, тоест при атмосферно налягане и стайна температура, повечето реални газове могат да се считат за идеални. Например азот, кислород, водород, благородни газове, въглероден диоксид и други.

Уравнението на състоянието за идеален газ е както следва:

P * V = n * R * T, където:

P, V, T и n - съответно налягане, обем, температура и количество газово вещество,

R \u003d 8,31 J / (mol * K) - универсална константа.

Плазма - четвъртото състояние на материята

Когато разглеждат структурата на газообразни, течни и твърди тела в степен 10, те също обръщат внимание на друго състояние на материята - плазмата, която е газ, състоящ се от катиони и аниони, тоест от положително и отрицателно заредени частици. Отличен пример за плазма е веществото, което изгражда нашето слънце.

В редица свойства плазмата е подобна на газ, единствената разлика е, че е в състояние да реагира на магнитни полета, както и да провежда електрически ток. Плазмата може да се получи чрез нагряване до високи температуригаз, тъй като се предизвикват сблъсъци между молекули, което води до тяхната частична или пълна йонизация.

Промяна в състоянието на материята

В клас 10 по физика структурата на газообразни, твърди и течни тела се разглежда заедно с преходите между тези състояния. Преходите между състоянията на веществата са възможни поради промени в налягането и температурата. Промените настъпват само във физическата структура на газообразните, течните и твърдите тела, като химичният им състав остава постоянен.

Възможни са следните преходи между различни състояния на материята:

  • Топене. Ендотермичен процес на преход от твърдо в течно състояние.
  • Кристализация. Екзотермичен процес, при който течността се превръща в твърдо вещество, когато се охлажда.
  • Кипене. Физически ендотермичен процес, при който течността се превръща в газ.
  • Кондензация. Екзотермичен преход на газ в течност.
  • Сублимация или сублимация. Ендотермичен преход от твърдо в газообразно състояние, заобикаляйки течното състояние. Класическият пример е сублимацията на сух лед.

Трябва да се отбележи, че всички ендотермични и екзотермични процеси на фазови преходи протичат при постоянна температура на веществото. Всички тези процеси, чието съществуване се дължи на особеностите на структурата на газообразни, течни и твърди тела, са енергийни, тоест изискват или подаване, или отстраняване на енергия по време на тяхното осъществяване.

Газове. При газовете разстоянието между атомите или молекулите е средно много пъти по-голямо от размера на самите молекули. Например, при атмосферно налягане обемът на съда е десетки хиляди пъти по-голям от обема на молекулите, съдържащи се в него.

Газовете лесно се компресират, като по този начин се намалява средното разстояние между молекулите, но молекулите не се притискат една друга.

Молекулите с огромни скорости - стотици метри в секунда - се движат в пространството. Сблъсквайки се, те отскачат един от друг в различни посоки като билярдни топки. Слабите сили на привличане на газовите молекули не са в състояние да ги държат близо една до друга. Следователно газовете могат да се разширяват неограничено. Те не запазват нито форма, нито обем. Множество удари на молекули върху стените на съда създават налягане на газа.

Течности. Течните молекули са разположени почти близо една до друга, така че течната молекула се държи по различен начин от молекулата на газа. В течностите съществува така нареченият ред на къси разстояния, т.е. подреденото подреждане на молекулите се запазва на разстояния, равни на няколко молекулни диаметъра. Молекулата вибрира около позицията си, сблъсквайки се със съседни молекули. Само от време на време прави поредния "скок", изпадайки в ново положение на равновесие. В това равновесно положение силата на отблъскване е равна на силата на привличане, т.е. общата сила на взаимодействие на молекулата е нула. Времето на установения живот на водната молекула, т.е. времето на нейните трептения около едно специфично равновесно положение при стайна температура, е средно 10-11 s. Времето на едно трептене е много по-малко (10-12-10-13 s). С повишаване на температурата времето на установения живот на молекулите намалява. Природата на молекулярното движение в течности, установена за първи път от съветския физик Я.И. Frenkel, ви позволява да разберете основните свойства на течностите. Течните молекули са разположени непосредствено една до друга. С намаляване на обема силите на отблъскване стават много големи. Това обяснява ниската свиваемост на течностите. Както знаете, течностите са течни, тоест не запазват формата си. Може да се обясни така. Външната сила не променя забележимо броя на молекулярните скокове в секунда. Но скокове на молекули от едно уредено положение в друго се случват главно по посока на външната сила (фиг. 8.8). Ето защо течността тече и приема формата на съд.

Твърди вещества.

Атомите или молекулите на твърдите тела вибрират около определени позиции на равновесие, така че твърдите тела запазват не само обем, но и форма

Ако свържем центъра на равновесието на атоми или йони на твърдо тяло, тогава получаваме правилната пространствена решетка, наречена кристална

кристални тела.

Кристалите са твърди тела, чиито атоми или молекули заемат определено, прилично положение в пространството. Следователно кристалите имат плоски лица. Например, зърно обикновена готварска сол има плоски ръбове, които образуват прав ъгъл един с друг.

Анизотропия на кристалите.

Правилната външна форма не е единственото и дори не най-важното следствие от подредената структура на кристала. Основното нещо е зависимостта на физическите свойства от избраната посока в кристала. Например, парче слюда лесно се разцепва в една от посоките на тънки пластини, но е много по-трудно да го счупите в посока, перпендикулярна на плочите. Много кристали провеждат топлина и електрически ток по различен начин в различни посоки. Оптичните свойства на кристалите също зависят от посоката. И така, кварцовият кристал пречупва светлината по различен начин в зависимост от посоката на падащите върху него лъчи. Зависимостта на физичните свойства от посоката вътре в кристала се нарича анизотропия. Всички кристални тела са анизотропни.

Монокристали и поликристали.

Металите имат кристална структура. Ако вземем голямо парче метал, то на пръв поглед неговата кристална структура не се проявява по никакъв начин нито във външния вид на парчето, нито във физическите му свойства.

Обикновено металът се състои от огромен брой малки кристали, слети един с друг. Свойствата на всеки кристал зависят от посоката, но кристалите са произволно ориентирани един спрямо друг. В резултат на това в обем, значително надвишаващ обема на отделните кристали, всички посоки вътре в металите са равни и свойствата на металите са еднакви във всички посоки.

Твърдо тяло, съставено от Голям броймалките кристали се наричат ​​поликристални. Единичните кристали се наричат ​​монокристали.