Изменение агрегатного состояния – Формативные задания к уроку «Агрегатные состояния вещества » Раздел 7.2. «Изменения состояния веществ»

Содержание

Агрегатное состояние — Википедия

Phase change - ru.svg

Агрега́тное состоя́ние вещества (от лат. aggrego «присоединяю») — физическое состояние вещества, зависящее от соответствующего сочетания температуры и давления. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин.[1]

Традиционно выделяют три агрегатных состояния: твёрдое, жидкое и газообразное. К агрегатным состояниям принято причислять также плазму[2], в которую переходят газы при повышении температуры и фиксированном давлении. Отличительной особенностью является отсутствие резкой границы перехода к плазменному состоянию. Существуют и другие агрегатные состояния.

Определения агрегатных состояний не всегда являются строгими. Так, существуют аморфные тела, сохраняющие структуру жидкости и обладающие небольшой текучестью и способностью сохранять форму; жидкие кристаллы текучи, но при этом обладают некоторыми свойствами твёрдых тел, в частности, могут поляризовать проходящее через них электромагнитное излучение.

Для описания различных состояний в физике используется более широкое понятие термодинамической фазы. Явления, описывающие переходы от одной фазы к другой, называют критическими явлениями.

Основным термодинамическим (феноменологическим) признаком различия видов агрегатного состояния вещества является наличие энергетической границы между фазами: теплота испарения как граница между жидкостью и её паром и теплота плавления как граница между твёрдым веществом и жидкостью[3].

Твёрдое тело[править | править код]

Phase change - ru.svg Кристаллические вещества: атомное разрешение изображения титаната стронция. Яркие атомы — Sr, темнее их Ti.

В твёрдом состоянии вещество сохраняет как форму, так и объём. При низких температурах все вещества замерзают — превращаются в твёрдые тела. Температура затвердевания может быть несколько повышена при увеличении давления. Твёрдые тела делятся на кристаллические и аморфные. С микроскопической точки зрения твёрдые тела характерны тем, что молекулы или атомы в них в течение длительного времени сохраняют своё среднее положение неизменным, только совершая колебания с небольшой амплитудой вокруг них. В кристаллах средние положения атомов или молекул строго упорядочены. Кристаллы характеризуются пространственной периодичностью в расположении равновесных положений атомов, которая достигается наличием дальнего порядка и носит название кристаллической решётки. Естественная форма кристаллов — правильные многогранники.

В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек, у них отсутствует дальний порядок, но сохраняется ближний, при котором молекулы расположены согласованно на расстоянии, сравнимом с их размерами. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием (с минимумом потенциальной энергии) твёрдого тела является кристаллическое. Частным случаем аморфного состояния является стеклообразное состояние. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Аморфное тело можно рассматривать как жидкость с очень большой (часто бесконечно большой) вязкостью. Кристаллические твёрдые тела имеют анизотропные свойства, то есть их отклик на приложенные внешние силы зависит от ориентации сил относительно кристаллографических осей. В твердотельном состоянии вещества могут иметь много фаз, которые отличаются составлением атомов или другими характеристиками, такими как упорядочение спинов в ферромагнетиках.

Жидкость[править | править код]

Структура классической одноатомной жидкости.

В жидком состоянии вещество сохраняет объём, но не сохраняет форму. Это означает, что жидкость может занимать только часть объёма сосуда, но также может свободно перетекать по всей поверхности сосуда. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом. Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает изменение формы (внутренних частей жидкого тела). Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твёрдое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения — это квантовые жидкости и жидкие кристаллы.) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза). Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей. Как и газ, жидкости тоже в основном изотропные. Однако, существуют жидкости с анизотропными свойствами — жидкие кристаллы. Кроме изотропной, так называемой нормальной фазы, эти вещества, мезогены, имеют одну или несколько упорядоченных термодинамических фаз, которые называют мезофазы. Составление в мезофазы происходит благодаря особой форме молекул жидких кристаллов. Обычно это длинные узкие молекулы, которым выгодно укладываться так, чтобы их оси совпадали.

Газ[править | править код]

Основная статья: Газ Phase change - ru.svg Промежутки между молекулами газа очень большие. Молекулы газа обладают очень слабыми связями. Молекулы в газе могут перемещаться свободно и быстро.

Газообразное состояние характерно тем, что оно не сохраняет ни форму, ни объём. Причем заполняет весь доступный ему объём. Это состояние, свойственное веществам с малой плотностью. Переход из жидкого в газообразное состояние называют испарением, а противоположный ему переход из газообразного состояния в жидкое — конденсацией. Переход из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое, называют сублимацией или возгонкой. С микроскопической точки зрения газ — это состояние вещества, в котором его отдельные молекулы взаимодействуют слабо и движутся хаотически. Взаимодействие между ними сводится к спорадическим столкновениям. Кинетическая энергия молекул превышает потенциальную. Подобно жидкостям, газы обладают текучестью и сопротивляются деформации. В отличие от жидкостей, газы не имеют фиксированного объёма и не образуют свободной поверхности, а стремятся заполнить весь доступный объём (например, сосуда). По химическим свойствам газы и их смеси весьма разнообразны — от малоактивных инертных газов до взрывчатых газовых смесей. Понятие «газ» иногда распространяют не только на совокупности атомов и молекул, но и на совокупности других частиц — фотонов, электронов, броуновских частиц, а также плазму. Некоторые вещества не имеют газообразного состояния. Это вещества со сложным химическим строением, которые при повышении температуры распадаются вследствие химических реакций раньше, чем становятся газом. Не существует различных газообразных термодинамических фаз одного вещества. Газам свойственна изотропия, то есть независимость характеристик от направления. В привычных для человека земных условиях, газ имеет одинаковую плотность в любой точке, однако это не является универсальным законом, во внешних полях, например в поле тяготения Земли, или в условиях различных температур плотность газа может меняться от точки к точке. Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

Плазма[править | править код]

Phase change - ru.svg
Плазменная декоративная лампа.

Четвёртым агрегатным состоянием вещества часто называют плазму. Плазма является частично или полностью ионизированным газом и в равновесном состоянии обычно возникает при высокой температуре, от нескольких тысяч К[1] и выше. В земных условиях плазма образуется в газовых разрядах. Её свойства напоминают свойства газообразного состояния вещества, за исключением того факта, что для плазмы принципиальную роль играет электродинамика, то есть равноправной с ионами и электронами составляющей плазмы является электромагнитное поле.

Плазма — самое распространённое во Вселенной агрегатное состояние вещества. В этом состоянии находится вещество звёзд и вещество, наполняющее межпланетное, межзвёздное и межгалактическое пространство. Бо́льшая часть барионного вещества (по массе около 99,9 %) во Вселенной находится в состоянии плазмы.

[4].

Фазовый переход по фазовой диаграмме при изменении её интенсивных параметров (температуры, давления и тому подобное) происходит, когда система пересекает линию, разделяющую две фазы. Поскольку разные термодинамические фазы описываются различными уравнениями состояния, всегда можно найти величину, которая скачкообразно меняется при фазовом переходе.

При фазовом переходе первого рода скачкообразно изменяются самые главные, первичные экстенсивные параметры: удельный объём, количество запасённой внутренней энергии, концентрация компонентов и т. п. Фазовые переходы второго рода происходят в тех случаях, когда меняется симметрия строения вещества (симметрия может полностью исчезнуть или понизиться).

Сверхтекучесть[править | править код]

Способность вещества в особом состоянии (квантовой жидкости), возникающем при понижении температуры к абсолютному нулю (термодинамическая фаза), протекать через узкие щели и капилляры без трения. До недавнего времени сверхтекучесть была известна только у жидкого гелия, однако в последние годы сверхтекучесть была обнаружена и в других системах: в разреженных атомных бозе-конденсатах, твёрдом гелии.

Сверхтекучесть объясняется следующим образом. Поскольку атомы гелия являются бозонами, квантовая механика допускает нахождение в одном состоянии произвольного числа частиц. Вблизи абсолютного нуля температур все атомы гелия оказываются в основном энергетическом состоянии. Поскольку энергия состояний дискретна, атом может получить не любую энергию, а только такую, которая равна энергетическому зазору между соседними уровнями энергии. Но при низкой температуре энергия столкновений может оказаться меньше этой величины, в результате чего рассеяния энергии попросту не будет происходить. Жидкость будет течь без трения.

Конденсат Бозе — Эйнштейна[править | править код]

Получается в результате охлаждения бозе-газа до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Конденсат Бозе — Эйнштейна проявляет ряд квантовых свойств, таких как сверхтекучесть и резонанс Фешбаха[en].

Фермионный конденсат[править | править код]

Представляет собой Бозе-конденсацию в режиме БКШ «атомных куперовских пар» в газах состоящих из атомов-фермионов. (В отличие от традиционного режима бозе-эйнштейновской конденсации составных бозонов).

Такие фермионные атомные конденсаты являются «родственниками» сверхпроводников, но с критической температурой порядка комнатной и выше. [5]

Вырожденный газ[править | править код]

Газ, на свойства которого существенно влияют квантовомеханические эффекты, возникающие вследствие тождественности его частиц. Вырождение наступает в условиях, когда расстояния между частицами газа становятся соизмеримыми с длиной волны де Бройля; в зависимости от спина частиц выделяются два типа вырожденных газов — ферми-газ, образованный фермионами (частицами с полуцелым спином) и бозе-газ, образованный бозонами (частицами с целым спином).

Сверхтекучее твёрдое тело[править | править код]

Термодинамическая фаза квантовой жидкости, представляющей собой твёрдое тело со свойствами сверхтекучей жидкости.

Глазма[править | править код]

Состояние адронного поля[6], предшествующее при столкновениях кварк-глюонной плазме. Состоит из цветных токовых трубок.[7] Глазма является особенностью теоретической модели «конденсата цветового стекла» (англ. color glass condensate) — подхода к описанию сильного взаимодействия в условиях высоких плотностей[8].

Глазма образуется при столкновении адронов друг с другом (например, протонов с протонами, ионов с ионами, ионов с протонами). Считается также, что в эволюции Вселенной состояние глазмы предшествовало кварк-глюонной плазме, которая существовала в первые миллионные доли секунды сразу после Большого взрыва. Время существования глазмы — несколько иоктосекунд[9].

Кварк-глюонная плазма[править | править код]

Состояние вещества в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме. Ему предшествует состояние глазмы[10] (глазма термализуется, то есть разрушается, порождая множество хаотично движущихся кварков, антикварков и глюонов: кварк-глюонную плазму[11]).

Нейтронное состояние[править | править код]

Принципиально отличное от других состояние вещества, состоящее только из нейтронов. В нейтронное состояние вещество переходит при сверхвысоком давлении, недоступном пока в лаборатории, но которое существует внутри нейтронных звезд. При переходе в нейтронное состояние, электроны вещества объединяются с протонами и превращаются в нейтроны. Для этого необходимо, чтобы силы гравитации сжали вещество настолько, чтобы преодолеть отталкивание электронов, обусловленное принципом Паули. В результате в нейтронном состоянии вещество полностью состоит из нейтронов и имеет плотность порядка ядерной. Температура вещества при этом не должна быть очень высокой (в энергетическом эквиваленте, в пределах от сотни МэВ).

Тёмная материя[править | править код]

Форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Это свойство данной формы вещества делает невозможным её прямое наблюдение. Однако возможно обнаружить присутствие тёмной материи по создаваемым ею гравитационным эффектам.

Обнаружение природы тёмной материи поможет решить проблему скрытой массы, которая, в частности, заключается в аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик.

Сверхкритический флюид[править | править код]

Состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки, является сверхкритической жидкостью. Свойства вещества в сверхкритическом состоянии промежуточные между его свойствами в газовой и жидкой фазе. Так, СКФ обладает высокой плотностью, близкой к жидкости, низкой вязкостью и при отсутствии межфазных границ поверхностное натяжение также исчезает. Коэффициент диффузии при этом имеет промежуточное между жидкостью и газом значение. Вещества в сверхкритическом состоянии могут применяться в качестве заменителей органических растворителей в лабораторных и промышленных процессах. Наибольший интерес и распространение в связи с определёнными свойствами получили сверхкритическая вода и сверхкритический диоксид углерода.

  • Ферми-газ — 1-я стадия: электронно-вырожденный газ, наблюдается в белых карликах, играет важную роль в эволюции звёзд.
  • 2-я стадия — нейтронное состояние: в него вещество переходит при сверхвысоком давлении, недостижимом пока в лаборатории, но существующем внутри нейтронных звёзд. При переходе в нейтронное состояние электроны вещества взаимодействуют с протонами и превращаются в нейтроны. В результате вещество в нейтронном состоянии полностью состоит из нейтронов и обладает плотностью порядка ядерной. Температура вещества при этом должна быть ниже триллиона градусов (в энергетическом эквиваленте не более сотни МэВ).
  • При повышении температуры выше сотни МэВ в нейтронном состоянии начинают рождаться и аннигилировать разнообразные мезоны. При дальнейшем повышении температуры происходит деконфайнмент, и вещество переходит в состояние кварк-глюонной плазмы. Оно состоит уже не из адронов, а из постоянно рождающихся и исчезающих кварков и глюонов. Возможно[12], деконфайнмент происходит в два этапа.
  • При дальнейшем неограниченном повышении давления без повышения температуры вещество коллапсирует в чёрную дыру.
  • При одновременном повышении и давления, и температуры к кваркам и глюонам добавляются иные частицы. Что происходит с веществом, пространством и временем при температурах, близких к планковской, пока неизвестно.
  • Шульц М. М., Мазурин О. В. Современное представление о строении стёкол и их свойствах. — Л.: Наука, 1988. — ISBN 5-02-024564-X.

Изменение агрегатных состояний вещества — СПИШИ У АНТОШКИ

Любое вещество состоит из молекул, а его физические свойства зависят от того, каким образом упорядочены молекулы и как они взаимодействуют между собой. В обычной жизни мы наблюдаем три агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное.

 Например, вода может находиться в твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (пар) состояниях. 

Газ расширяется, пока не заполнит весь отведенный ему объем. Если рассмотреть газ на молекулярном уровне, мы увидим беспорядочно мечущиеся и сталкивающиеся между собой и со стенками сосуда молекулы, которые, однако, практически не вступают во взаимодействие друг с другом. Если увеличить или уменьшить объем сосуда, молекулы равномерно перераспределятся в новом объеме. В отличие от газа жидкость при заданной температуре занимает фиксированный объем, однако и она принимает форму заполняемого сосуда — но только ниже уровня ее поверхности. На молекулярном уровне жидкость проще всего представить в виде молекул-шариков, которые хотя и находятся в тесном контакте друг с другом, однако имеют свободу перекатываться друг относительно друга, подобно круглым бусинам в банке. Налейте жидкость в сосуд — и молекулы быстро растекутся и заполнят нижнюю часть объема сосуда, в результате жидкость примет его форму, но не распространится в полном объеме сосуда.Твердое тело имеет собственную форму, не растекается по объему контейнера и не принимает его форму. На микроскопическом уровне атомы прикрепляются друг к другу химическими связями, и их положение друг относительно друга фиксировано. При этом они могут образовывать как жесткие упорядоченные структуры — кристаллические решетки, — так и беспорядочное нагромождение — аморфные тела (именно такова структура полимеров, которые похожи на перепутанные и слипшиеся макароны в миске).

Выше были описаны три классических агрегатных состояния вещества. Имеется, однако, и четвертое состояние, которые физики склонны относить к числу агрегатных. Это плазменное состояние. Плазма характеризуется частичным или полным срывом электронов с их атомных орбит, при этом сами свободные электроны остаются внутри вещества.

Изменение агрегатных состояний вещества мы можем наблюдать воочию в природе. Вода с поверхности водоемов испаряется, и образуются облака. Так жидкость переходит в газ. Зимой вода в водоемах замерзает, переходя в твердое состояние, а весной вновь тает, переходя в обратно в жидкость. Что происходит с молекулами вещества при переходе его из одного состояния в другое? Меняются ли они? Отличаются ли, например, молекулы льда от молекул пара? Ответ однозначный: нет. Молекулы остаются абсолютно теми же. Меняется их кинетическая энергия, а соответственно и свойства вещества. 

Энергия молекул пара достаточно велика, чтобы разлетаться в разные стороны, а при охлаждении пар конденсируется в жидкость, и энергии у молекул все еще достаточно для почти свободного перемещения, но уже недостаточно, чтобы оторваться от притяжения других молекул и улететь. При дальнейшем охлаждении вода замерзает, становясь твердым телом, и энергии молекул уже недостаточно даже для свободного перемещения внутри тела. Они колеблются около одного места, удерживаемые силами притяжения других молекул.

Характер движения и состояния молекул в различных агрегатных состояниях вещества можно отразить на следующей таблице:

Изменение агрегатного состояния вещества

      1. Плавление. Кристаллизация

Мы изучили некоторые свойства вещества в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Теперь рассмотрим переходы между этими состояниями.

Переход вещества из твердого в жидкое состояние – плавление. Напомним, что твердым телом мы назвали тело кристаллическое. Обратный переход из жидкого состояния в твердое – кристаллизация (отвердевание).

Поместим пробирку с нафталином в сосуд с водой и начнем подогревать, измеряя температуру нафталина. График зависимости температуры от времени нагревания, затем охлаждения изображен на рисунке 2.16.

Сначала температура увеличивается до значения Т0, после чего перестает расти, хотя некоторое количество теплоты передается извне нафталину. В это время нафталин плавится, т.е. из кристаллического порошка превращается в бесцветную жидкость. При этом разрушается кристаллическая решетка, увеличивается потенциальная энергия взаиморасположения молекул. Кинетическая энергия молекул, в среднем пропорциональная температуре, при плавлении не изменяется. Внутренняя энергия возрастает на теплоту плавления Q1. После того как все вещество расплавится, температура жидкости вновь станет увеличиваться.

Таким образом, плавление происходит при такой температуре плавления, которая соответствует минимальной кинетической энергии хаотического движения молекул жидкости.

Прекратим подачу энергии – начнется процесс остывания, при котором определенное количество теплоты будет передаваться окружающим телам и рассеиваться. Температура понизится до Т0 и не изменится в течение всего времени кристаллизации, хотя при этом определенное количество теплоты Q2 будет рассеяно и передано окружающим телам. В процессе отвердевания образуется кристаллическая решетка, расположение частиц снова становится упорядоченным, что связано с минимальным значением потенциальной и, следовательно, внутренней энергии. Вообще, при переходе от некристаллического (в частности, аморфного) состояния к кристаллическому внутренняя энергия уменьшается, чем объясняется устойчивость кристаллической структуры.

После того как все вещество закристаллизовалось, снова понижается температура теперь уже твердого тела. В процессе плавления энергия затрачивается на разрушение кристаллической решетки и переходит во внутреннюю. Эта энергия измеряется теплотой плавления Q1; при отвердевании выделяется такая же энергия, измеряемая теплотой отвердевания Q2, причем Q1= Q2. Мерой энергетических затрат при плавлении является удельная теплота плавления

 величина, равная отношению количества теплоты35, необходимого для изотермического превращения определенной массы твердого вещества в жидкое состояние, к этой массе. Здесь  количество теплоты, необходимое для плавления массы dm твердого тела при температуре плавления. Оно равно

.

Чтобы найти теплоту плавления или отвердевания конечной массы вещества, надо сложить все такие выражения. Если считать неизменной, то

где m1 и m2  массы жидкости до и после процесса.

В частности, если плавится тело массы m, то перед процессом плавления масса жидкости была m1=0, после плавления m2= m. Теплота плавления

Перед отвердеванием вся масса вещества была жидкой, m1= m, а после кристаллизации масса жидкости m2=0. Тогда теплота отвердевания

Это соответствует тому, что при плавлении количество теплоты сообщается телу , а при отвердевании – отнимается у него .

В подразделе 2.3.4 мы говорили, что достаточно «твердыми», кроме кристаллических, бывают аморфные тела. Аморфное состояние вещества можно получить из вязкой жидкости, если быстро ее охладить, не отнимая теплоты отвердевания. Тогда может получиться переохлажденная жидкость, достаточно твердая в обыденном смысле этого слова, но с неупорядоченным расположением частиц (стекло, аморфная сера и т.п.).

При нагревании аморфных тел температура постепенно увеличивается, вещество размягчается и становится жидким (без определенной температуры плавления).

Если такие вещества надолго предоставить самим себе, то теплота отвердевания постепенно выделится, структура вещества станет упорядоченной, и вещество кристаллизуется. При этом уменьшается потенциальная энергия взаимного расположения частиц и, следовательно, внутренняя энергия тела.

Презентация к уроку по физике по теме: Изменение агрегатного состояния вещества

Слайд 1

И з м е н е н и е агрегатного состояния в е щ е с т в а

Слайд 2

Что происходит с молекулами вещества, когда вещество находится в разных агрегатных состояниях? какова скорость молекул вещества? какое расстояние между молекулами? каково взаимное расположение молекул? газ жидкость твердое тело

Слайд 3

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением Телу сообщают энергию Как изменяется энергия молекул и их расположение? Как изменяется внутренняя энергия вещества? Изменяются ли молекулы вещества при плавлении? Как изменяется температура вещества при плавлении? Когда тело начнет плавиться?

Слайд 4

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют кристаллизацией жидкость отдает энергию Как изменяется энергия молекул и их расположение? Как изменяется внутренняя энергия вещества? Изменяются ли молекулы вещества при кристаллизации? Как изменяется температура вещества при кристаллизации? Когда тело начнет кристаллизоваться?

Слайд 5

плавление нагревание отвердевание охлаждение Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется удельной теплотой плавления Обозначается: Единица измерения: Поглощение Q Выделение Q t плавления = t отвердевания 

Слайд 6

“ Читаем график ” Охарактеризуйте первоначальное состояние вещества Какие превращения происходят с веществом? Какие участки графика соответствуют росту температуры вещества? уменьшению ? Какой участок графика соответствует росту внутренней энергии вещества? уменьшению ? 1 2 3 4

Слайд 7

а. В какой момент времени начался процесс плавления вещества? г. Сколько длилось нагревание твердого тела ; д . Сколько длилось плавление вещества? е. Сколько длилось остывание жидкости? б. В какой момент времени вещество кристаллизовалось? в. Чему равна температура плавления вещества?

Слайд 8

Проверь себя ! 1. При плавлении тела … а) теплота может и поглощаться, и выделяться. б) теплота не поглощается и не выделяется. в) теплота поглощается. г) теплота выделяется. 2. При кристаллизации жидкости … а) температура может и повышаться, и понижаться. б) температура не изменяется. в) температура понижается. г) температура повышается. 3. При плавлении кристаллического тела … а) температура понижается. б) температура может и повышаться, и понижаться. в) температура не изменяется. г) температура повышается. 4. При агрегатных превращениях вещества количество молекул вещества … а) не изменяется. б) может и увеличиваться, и уменьшаться. в) уменьшается. г) увеличивается. Ответ: 1-в 2-б 3-в 4-а

Слайд 9

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называют парообразованием Как изменяется энергия молекул и их расположение? Как изменяется внутренняя энергия вещества при парообразовании? Изменяются ли молекулы вещества при парообразовании? Как изменяется температура вещества при парообразовании?

Слайд 10

Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называют конденсацией Как изменяется энергия молекул и их расположение? Как изменяется внутренняя энергия вещества при конденсации? Изменяются ли молекулы вещества при конденсации?

Слайд 11

Испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости 1. Какие молекулы покидают жидкость при испарении? 2. Как изменяется внутренняя энергия жидкости при испарении? 3. При какой температуре может происходить испарение? 4. Как изменяется масса жидкости при испарении?

Слайд 12

Объясни, почему: вода из блюдца испарилась быстрее? нарушилось равновесие весов? через несколько дней уровень различных жидкостей стал разным.

Слайд 13

Объясни Как будет происходить испарение, если над жидкостью будет дуть ветер? Почему вода из тарелки испаряется быстрее, чем из миски?

Слайд 14

кипение 1. Что образуется на стенках банки, если она долго стояла с водой? кипение 2. Что находится в этих пузырьках? 3. Поверхность пузырьков одновременно является поверхностью жидкости. Что будет происходить с поверхности внутри пузырьков?

Слайд 15

Сравните процессы испарения и кипения 1. В какой части жидкости происходит парообразование? 2. Какие изменения температуры жидкости происходят в процессе парообразования? 3. Как изменяется внутренняя энергия жидкости в процессе парообразования? 4. От чего зависит скорость протекания процесса? испарение кипение

Слайд 16

Работа газа и пара при расширении 1. Почему иногда подпрыгивает крышка чайника, когда в нем кипит вода? ДВС 2. Кода пар толкает крышку чайника, что он совершает? 3. Какие превращения энергии происходят, когда крышка подпрыгивает?

Слайд 17

Каким бывает лёд ? Горячий лёд Мы привыкли считать, что вода не может быть в твёрдом состоянии при t выше 0 0 С. Английский физик Бриджмен по- казал, что вода под давлением р ~ 2*10 9 Па остаётся твёрдой даже при t = 76 0 С. Это так называемый «го- рячий лёд — 5». Взять его в руки не- льзя, о свойствах этой разновидно- сти льда узнали косвенным образом. «Горячий лёд» плотнее воды (1050 кг/м 3 ), он тонет в воде. Сегодня известно более 10 разно- видностей льда с удивительными качествами. Сухой лёд При сгорании угля можно полу- чить не жар, а наоборот, холод. Для этого уголь сжигают в котлах, образующийся дым очищают и улавливают в нём углекислый газ. Его охлаждают и сжимают до давления 7*10 6 Па. Получается жидкая углекислота. Её хранят в толстостенных баллонах. При открывании крана жидкая углекислота резко расширяется и охдаждается, превращаясь в твёр- дую углекислоту – «сухой лёд». Под влиянием теплоты хлопья сухого льда сразу переходят в газ, минуя жидкое состояние. Можно ли считать названные разновидности льда новым агрегатным состоянием вещества?

Изменение агрегатного состояния вещества — Справочник химика 21

    Теплота изменения агрегатного состояния веществ [c.98]

    Кристаллическое тело обладает определенной, фиксированной температурой плавления, при которой происходит скачкообразное изменение агрегатного состояния вещества (переход из твердого состояния в жидкое или, минуя жидкое состояние, непосредственно в газообразное — процесс сублимации). Изменение агрегатного состояния аморфного тела происходит плавно, в широком температурном интервале. Поэтому температура плавления является физико-химической характеристикой только кристаллических тел. [c.35]


    Тепловые процессы, связанные с теплообменом, т. е. переходом тепла от одного вещества к другому. К этим процессам относятся нагревание, охлаждение, процессы, протекающие с изменением агрегатного состояния вещества, — испарение, конденсация, плавление и затвердевание, а также процессы выпаривания, кристаллизации и получения искусственного холода. [c.14]

    Методы пассивной интенсификации используются и для процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния веществ. Здесь, наряду с турбулизацией фаз двухфазных потоков, эффективно применяется целенаправленное воздействие сил поверхностного натяжения на пленку конденсата при конденсации пара и создание специальных видов шероховатости и пористых поверхностей при кипении жидкостей. [c.336]

    К физико-химическим превращениям материалов, проводимым в печах, относятся а) изменение агрегатного состояния вещества и б) изменение кристаллической структуры вещества. [c.7]

    Если для данного потока имеется лишь один сток и установлено наличие различий в температуре, давлении, фазовом состоянии и т. п., вводится соответствующий вспомогательный ТТО ( нагрева — охлаждения , расширения — сжатия или изменения агрегатного состояния вещества ). Следует обратить внимание на термодинамическую взаимозависимость некоторых из этих [c.198]

    Вопросы теплообмена при изменении агрегатного состояния вещества. М., Гос-энергоиздат, 1953, 208 с. [c.161]

    Эффективный процесс изменения агрегатного состояния вещества в ABO возможен, если образующийся конденсат стекает по внутренней поверхности трубы без образования экранирующего слоя. В эллиптических трубах конденсат движется в нижней части сечения, оставляя свободной для теплообмена остальную поверхность, значительно большую, чем при круглом сечении. Поэтому, несмотря на значительную длину (до 6100 мм), снижение плотности теплового потока по длине секции незначительно, хотя по мере накопления конденсата тепловое сопротивление пленки возрастает. [c.16]

    Изменение агрегатного состояния вещества (плавление, испарение) сопровождается затратой тепла, так называемой скрытой теплоты испарения или плавления. Так как при данном давлении индивидуальное вещество кипит при постоянной температуре, то сообщение скрытой теплоты испарения не сопровождается подъемом температуры. Размерность величин скрытой теплоты плавления или испарения — ккал кг и кал моль. С повышением давления скрытая теплота испарения уменьшается и при критическом давлении (т. е. и при критической температуре) становится равной нулю при критической температуре исчезает различие между жидкостью и паром жидкость превращается в пар без затраты тепла, так как при этом не происходит изменения объема. Скрытые теплоты испарения при атмосферном давлении могут быть найдены по формуле Трутона  [c.87]


    При составлении энергетических (тепловых) балансов следует обращать особое внимание на переход одного вида энергии в другой, на изменение агрегатного состояния веществ, связанное с выделением или поглощением тепла, тепловые эффекты химических реакций и т. и. Материальный баланс можно составить как по [c.17]

    При составлении энергетических (или тепловых) балансов особое внимание следует обращать на переход одного вида энергии в другой, на изменение агрегатного состояния веществ, сопровождающегося выделением или поглощением тепла, тепловыми эффектами химических реакций и т.п. [c.15]

    Затрата тепла на нагрев, если последний происходит без изменения агрегатного состояния вещества, определяется теплоемкостью. [c.86]

    Изменение интенсивности теплового движения частиц и энергии межмолекулярного взаимодействия при повышении или понижении температуры вызывает изменение агрегатного состояния вещества. [c.123]

    Энергетический баланс. Этот баланс составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процесс, равно количеству выделившейся энергии, т. е. приход энергии равен ее расходу. Проведение химико-технологических процессов обычно связано с затратой различных видов энергии — механической, электрической и др. Эти процессы часто сопровождаются изменением энтальпии системы, в частности, вследствие изменения агрегатного состояния веществ (испарения, конденсации, плавления и т. д.). В химических процессах очень большое значение может иметь тепловой эффект протекающих реакций. [c.16]

    Калориметры обычно подразделяют на калориметры с постоянной температурой и с переменной. В первых оболочка содержит плавящиеся твердые тела (так называемые ледяные калориметры) или испаряющуюся жидкость. Во время опыта температура в таком калориметре остается постоянной, потому что вся теплота, сообщаемая системе, идет на изменение агрегатного состояния вещества. О тепловом эффекте судят по количеству расплавившегося или испарившегося вещества. [c.50]

    В зависимости от внешних условий вещество может находиться в различных фазах, соответствующих его агрегатным состояниям. Например, вода в природе может существовать в любом из следующих состояний парообразном, жидком и твердом. Изменение агрегатного состояния вещества называется фазовым переходом. Та ковы, например, испарение, конденсация, плавление, кристалли зация и т. п. Как и любой термодинамический процесс, фазовый переход протекает до установления в системе некоторого равно весного состояния, характеризуемого постоянством ее темпера туры, давления и термодинамического потенци

Проекты по физике. — Агрегатное состояние вещества

Агрегатные состояния вещества

План

1.Введение

2.Агрегатное состояние вещества

3.Агрегатное состояние вещества – газ

4.Агрегатное состояние вещества – жидкость

5.Агрегатное состояние вещества – твердое тело

6.Четвертое состояние вещества – плазма

7. Опыт: изменение агрегатного состояния воды

8.Заключение

Введение

Как известно, многие вещества в природе могут находиться в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. А также некоторые могут находиться еще и в четвертом — плазматическом состоянии Я выбрал данную тему потому что многие вещества используются в жизни и в разных агрегатных состояниях. Целью данной работы является – рассмотреть существующие агрегатные состояния вещества, выявить все их достоинства и недостатки.

Агрегатные состояния вещества

Взаимное расположение, характер движения и взаимодействия молекул одного и того же вещества существенно зависящие от внешних условий (температура, давление), характеризуют его агрегатное состояние. Различают четыре агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное, плазменное. Фазовый переход – переход системы из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе скачкообразно изменяется какая-либо физическая величина (например, плотность, внутренняя энергия) или симметрия системы. Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а температуру, при которой это происходит – температурой плавления. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией, а температуру перехода – температурой кристаллизации. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией. Реализация того или иного агрегатного состояния вещества зависит от соотношения кинетической и потенциальной энергии молекул, входящих в его состав. Потенциальная энергия молекулы характеризует степень ее связи с другими частицами. Между любыми двумя молекулами вещества на расстоянии, большем диаметра молекул, действуют силы притяжения электромагнитного происхождения. Эти силы стремятся связать молекулы в единое целое. Кинетическая энергия молекул препятствует этой тенденции сцепления их между собой.

Газ

Газ (газообразное состояние) – одно из четырех агрегатных состояний вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения. Так же термин «газ» можно определить как вещество, температура которого равна или превышает критическую точку, при такой температуре сжатие газа не приводит к образованию жидкости. В этом и заключается отличие газа от пара. При повышении давления насыщенный пар частично превращается в жидкость, газ нет. Вещество находится в газообразном состоянии, если средняя кинетическая энергия молекул превышает их среднюю потенциальную энергию. Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром. Подобно жидкостям, газы обладают текучестью и сопротивляются деформации. В отличие от жидкостей, газы не имеют фиксированного объёма и не образуют свободной поверхности, а стремятся заполнить весь доступный объём (например, сосуда). Газы могут неограниченно расширяться в пространстве, так как силы притяжения между молекулами незначительны. Большая сжимаемость газов по сравнению со сжимаемостью жидкостей и твердых тел объясняется наличием большего межмолекулярного пространства (рис.1).

Рис.1

При сжатии газа уменьшается среднее расстояние между его молекулами. Однако силы взаимного отталкивания молекул на этом расстоянии невелики и практически не препятствуют сжатию.

ЖИДКОСТЬ

Жидкость — вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, занимающем промежуточное положение между твёрдым и газообразным состояниями. Вещество находится в жидком агрегатном состоянии, если средняя кинетическая энергия молекул соизмерима со средней потенциальной энергией их притяжения. Основным свойством жидкости, отличающим её от веществ, находящихся в других агрегатных состояниях, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. При нагревании твердого тела средняя кинетическая энергия молекул, колеблющихся около положений равновесия, возрастает. Рост кинетической энергии молекул приводит к увеличению амплитуды ее колебаний. Уменьшение энергии связи при нагревании позволяет молекулам перескакивать из одного положения равновесия в другое. В результате нарушается правильное расположение частиц, характерное для кристаллической решетки твердого тела. Происходит фазовый переход вещества из твердого состояния в жидкое. Молекулы в жидкости упакованы так же плотно, как и в твердом теле, так как плотность жидкости и твердого тела примерно одинакова. При упаковке частиц в жидкости, так же как и в твердых телах, упорядоченное расположение частиц наблюдается лишь в пределах двух-трех слоев. Это означает, что при фазовом переходе твердое тело- жидкость происходит нарушение симметрии системы. Относительные положения молекул в жидкости не фиксированы. Под действием внешней силы жидкость течет, сохраняя свой объем, и принимая форму сосуда. Текучесть жидкости объясняется тем, что перескоки молекул из одного положения равновесия в другое происходят преимущественно в направлении действия внешней силы. Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей. Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа, между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости. Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

ТВЕРДЫЕ ТЕЛА

Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характеромтеплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Вещество находится в твердом состоянии, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их средней кинетической энергии. Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела. Аморфные тела – конденсированные вещества, атомная структура которых имеет ближний порядок, и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. Кристаллические тела – твердые тела, в которых атомы расположены закономерно, образую кристаллическую решетку. Молекулы в твердом теле располагаются упорядоченно. Упаковка молекул в пространстве аналогична заполнению плоскости правильными многоугольниками. Частицы твердого тела, образуя кристаллическую решетку, колеблются около некоторых средних положений равновесия, называемых узлами кристаллической решетки. Колебания молекул возможны по различным направлениям и могут иметь разную амплитуду. Значительная средняя потенциальная энергия взаимодействия препятствует изменению среднего расстояния между ними. Следствиями этого является сохранение твердыми телами формы и объема. В прошлом твёрдое тело применялось как конструкционный материал и в основе употребления лежали непосредственно ощутимые механические свойства как твёрдость, масса, пластичность, упругость, хрупкость. В современном мире применение твёрдого тела основывается на физических свойствах, которые зачастую обнаруживаются только при лабораторных исследованиях.

ПЛАЗМА

Плазма— частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Важнейшей особенностью плазмы является то что не смотря на наличие свободных зарядов, суммарный электрический заряд плазмы приблизительно равен нулю, это означает, что объемные плотности положительных и отрицательных заряженных частиц, из которых она образована, оказываются почти одинаковыми. Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества. Присутствие свободных электрических зарядов делает плазму проводящей средой, что обуславливает ее заметно большее взаимодействие с магнитным и электрическим полями. Классификация Плазма обычно разделяется на идеальную и неидеальную, низкотемпературную и высокотемпературную,  равновесную и неравновесную, при этом довольно часто холодная плазма бывает неравновесной, а горячая равновесной. Плазму делят на низкотемпературную (температура меньше миллиона K) и высокотемпературную (температура миллион K и выше). Такое деление обусловлено важностью высокотемпературной плазмы в проблеме осуществления управляемого термоядерного синтеза. Разные вещества переходят в состояние плазмы при разной температуре, что объясняется строением внешних электронных оболочек атомов вещества: чем легче атом отдает электрон, тем ниже температура перехода в плазменное состояние. В неравновесной плазме электронная температура существенно превышает температуру ионов. Это происходит из-за различия в массах иона и электрона, которое затрудняет процесс обмена энергией. Такая ситуация встречается в газовых разрядах, когда ионы имеют температуру около сотен, а электроны около десятков тысяч K. В равновесной плазме обе температуры равны. Поскольку для осуществления процесса ионизации необходимы температуры, сравнимые с потенциалом ионизации, равновесная плазма обычно является горячей (с температурой больше нескольких тысяч K). Степень ионизации Для того, чтобы газ перешел в состояние плазмы, его необходимо ионизировать. Степень ионизации пропорциональна числу атомов, отдавших или поглотивших электроны, и больше всего зависит от температуры. Даже слабо ионизированный газ, в котором менее 1 % частиц находятся в ионизированном состоянии, может проявлять некоторые типичные свойства плазмы (взаимодействие с внешним электромагнитным полем и высокая электропроводность). Ионизация- процесс образования ионов из атомов. Для низкотемпературной плазмы характерна малая степень ионизации (до 1 %). Так как такие плазмы довольно часто употребляются в технологических процессах, их иногда называют технологичными плазмами Горячая плазма почти всегда полностью ионизирована (степень ионизации ~100 %). Обычно именно она понимается под «четвертым агрегатным состоянием вещества». Примером может служить Солнце. Помимо температуры, которая имеет фундаментальную важность для самого существования плазмы, вторым наиболее важным свойством плазмы является плотность. Словосочетание плотность плазмы обычно обозначает плотность электронов, то есть число свободных электронов в единице объёма.

Формы плазмы:

Искусственно созданная плазма – Плазменные ракетные двигатели, плазменные лампы, светящая сфера ядерного взрыва и др.

Земная природная плазма – Молния, Северное сияни и др.

Космическая плазма – Солнце и другие звезды, космическое пространство и др.

Опыт: изменение агрегатного состояния воды

1.Берем лед( твердое состояние воды)

2.Нагреваем его до перехода в жидкое состояние

3.Нагреваем до кипения и перехода в газообразное состояние

Заключение

Подведем итоги проделанной работы:

Газ – агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём.

Жидкость – агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — текучесть. Подобно твёрдому телу, жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность.

Твёрдое тело – одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Кристаллы характеризуются дальним порядком в расположении атомов. В аморфных телах дальний порядок отсутствует.

Плазма – частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

Выполнил: Латышев Аркадий

Методическая разработка по физике по теме: Изменение агрегатных состояний вещества

Изменение агрегатных состояний вещества

Цель урока: Изучить физические особенности в строении и свойствах различных веществ.

План работы:

  1. Анализ результатов контрольной работы;
  2. Изучение нового материала:
  1. Три агрегатных состояния вещества;
  2. Виды перехода из одного агрегатного состояния в другое;
  1. Закрепление изученного материала.

Демонстрации:

1. Модели кристаллических решеток;

2. Наблюдение за процессами испарения, плавления и кристаллизации;

3. Набор кристаллических и аморфных тел.

Ход урока

I. Анализ результатов контрольной работы

II. Изучение нового материала

1. Три агрегатных состояния вещества

Демонстрация: в прозрачном сосуде с водой плавают кусочки льда, и со суд плотно закрыт крышкой. Очевидно, что температура смеси примерно равна 0°С. Т.е. возможна такая ситуация, когда вещество одновременно находится в твердом, жид ком и газообразном состоянии.

Любое вещество, состоящее из атомов или молекул, может находиться в одном из трех агрегатных состояний: а) твердом; б) жидком или в) газооб разном.

— Что же отличает одно агрегатное состояние вещества от дру гого?

— Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел?

На примере моделей кристаллических решеток видно, что в твердом со стоянии положение молекул упорядочено. Они не могут свободно переме щаться по телу.

Молекулы жидкости не имеют такой структуры в расположении, силы взаимодействия у них меньше, чем у молекул твердых тел, и поэтому даже под действием небольших внешних сил они легко перемещаются. Жидко сти обладают текучестью.

Молекулы газа еще слабее связаны друг с другом и поэтому переме щаются по всему объему с большими скоростями. При этом они часто сталкиваются друг с другом. На примере распространения запаха духов комнате это можно наблюдать.

Вывод: 

во-первых, в разных агрегатных состояниях располо жение атомов и молекул различно;

во-вторых, внутренняя энергия одина ковых масс твердого тела, жидкости и газа при одинаковых температурах различна.

Аморфные те ла, это тела, которые обладают свойствами твердых тел (прочность, хрупкость, твердость) и свойствами жидкостей (текучесть, не сохраняют формы с те чением времени). Примеры аморфных тел: куски затвердевшей смолы, янтарь, изделия из стекла.

2. Виды перехода из одного агрегатного состояния в другое

Процесс перехода вида «твердое вещество —» жидкость —» газ» связан с увеличением внутренней энергии. Значит, в таких превращениях вещест во поглощает тепло, и кинетическая энергия движения молекул возрастает, т.е.:  v       , ΔU > 0.

Процесс перехода вида «газ —» жидкость —» твердое вещество» идет с выделением тепла. При этом скорость молекул и внутренняя энергия уменьшаются, т.е.: v       , ΔU .

Иногда бывает так, что вещество из данного агрегатного состояния сра зу переходит в иное, минуя жидкую фазу.

Процесс перехода из твердого состояния в газообразное,  называется сублимацией или возгонкой. Субли мирует кусочек льда в морозный день. Сырое белье замерзает на ветру в мороз, а через сутки становится сухим — ледяная корка исчезает. Также сублимирует угольная кислота в брикетах. Вообще любое тело в твердом состоянии, если оно имеет запах, сублимирует.

Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое, называется плавлением. Оно идет с поглощением тепла.

Процесс превращения жидкости в пар, называется парообразованием. Это тоже требует количества теплоты извне.

Процесс превращения жидкости в твердое тело называется кристалли зацией. При этом вещество часть тепла отдает в окружающую среду.

Процесс превращения пара в жидкость, называется конденсацией.

Очень интересным процессом является процесс, обратный сублимации, — десублимация. При этом вещество из газообразного состояния сразу пе реходит  в твердое.

Таким образом, есть шесть процессов, которые определяют варианты перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое (рис. 1): плавление,  кристаллизация, парообразование, конденсация, сублимация, десублимация.

Интересный факт

Гелий — газ, который сжижается при 4 К, т. е. при температуре, близкой к абсолютному нулю. Жидкий гелий замечателен тем, что, как бы ни понижали температуру при нормальном давлении, он не переходит в твердое состояние. Это единственное вещество с такой особенностью. Другое замечательное свойство жидкого гелия в 1932 г. открыл нидерландский физик Биллем Хендрик Кеезом. При пони жении температуры жидкого гелия после точки кипения (до ≈ 2,2 К) кипение жидкости внезапно прекращалось, ее поверхность станови лась абсолютно гладкой, и дальнейшее испарение шло без призна ков кипения. Кеезом назвал это явление сверхтеплопроводностью.

Советский ученый П.Л.Капица также заинтересовался удиви тельными свойствами жидкого гелия. Экспериментируя, он обнару жил сверхтекучие свойства жидкого гелия. Петр Леонидович о своем открытии говорил так: «Мне в жизни в первый раз удалось найти такое фундаментальное свойство вещества. Я много делал экспери ментов в разных областях, но это уже вопрос везения или невезения. Когда такой случай подвернулся, нельзя было его упускать. Таких интересных явлений в природе еще немало. Чем явление непонят нее, чем больше оно противоречит современным взглядам, тем оно значительнее. Распутывать эти явления и должна передовая наука». В 1978 г. П. Л. Капице была присуждена Нобелевская премия.

III. Закрепление изученного материала

1. Удельная теплоемкость пока зывает… (.. какое количество теплоты необходимо для нагре вания 1 кг вещества на 1 °С).

2. Количеством теплоты называ ется… (… энергия, которую тело получает или отдает при тепло передаче).

3. Переход из твердой фазы в жидкую фазу называется…(…плавлением).

4. Переход из твердой фазы в га зообразную фазу называется…(…сублимацией).

5. Переход из жидкой фазы в га зообразную фазу называется… (…испарением).

6. Переход из газообразной фазы в жидкую фазу называется… (…конденсацией) .

Задачи для любителей литературы

По загадкам

  1. Над водою — ушко,

      Под водою – брюшко. (Айсберг)

О каких состояниях воды идет речь в загадке? (О твердом и жидком)

  1. Через нос проходит в грудь

И обратный держит путь.

Он невидимый, и все же

Без него мы жить не можем. (Воздух)

Может ли воздух быть в твердом и жидком состояниях? (Да)

3. Добывают на дне морском из водорослей, хорошо лечит ранки, а дети его боятся. (Йод)

В каком состоянии может находиться йод: в твердом, жидком или газообразном? (Во всех трех.)

  1. Под острым гребнем из металла

Сосна и липа застонали. (Пила)

Почему при распиле древесины пила нагревается? Может ли же лезо быть в газообразном состоянии? (Механическая работа превра тилась во внутреннюю энергию. Железо может быть в твердом, в жидком и газообразном состояниях.)

Качественные задачи и вопросы

1. Могут ли быть в жидком состоянии кислород и водород? (Да.)

2. Могут ли быть в газообразном состоянии железо и золото? (Да.)

3. Кусок свинца нагрели, и он перешел в жидкое состояние. Как при этом изменились скорость движения молекул, их расположение, внутренняя энергия вещества? (Скорость движения молекул увели чилась, внутренняя энергия увеличилась.)

4. Воду испарили. Как при этом изменились скорость движения молекул, расстояние между ними, внутренняя энергия воды? (Ско рость движения молекул, расстояние между молекулами, внутрен няя энергия воды увеличились.)

Задачи с техническим содержанием

1. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов имеют кла паны для выхода газов. Откуда в резервуарах появляются газы? (Ис паряются с поверхности жидкости)

2. Поршень отливают из алюминия. Одинакова ли внутренняя энергия алюминия в жидком и твердом состояниях, если в том и дру гом случае температура вещества 660 °С? (В жидком состоянии внут ренняя энергия больше.)

3. Что произойдет, если космонавт, выйдя из корабля в открытый космос, откроет сосуд с водой? (При малом давлении вода начнет кипеть и быстро испаряться, при этом вода в сосуде резко охлаж дается и затвердевает. Процесс испарения с поверхности замерз шей воды будет продолжаться, но более медленно)

Кроссворд

Вопросы:

1. Процесс превраще ния вещества из жидко го состояния в твердое.

2. Мельчайшая частица вещества.

3. Один из ви дов теплопередачи.

4. Величина, характери зующая способность тела совершать работу.

5. Прибор для измере ния температуры.

6. Процесс интенсивного испарения вещества по всему объему жидкости.

7. Величина, характеризующая быстроту движения.

8. Процесс, обратный кристаллизации.

Ответы: 1 — отвердевание, 2 — атом, 3 — излучение, 4 — энергия, 5 — тер мометр, 6 — кипение, 7 — скорость, 8 — плавление.

Ключевое слово: возгонка.

Домашнее задание

1. § 37 учебника; вопросы и задания к параграфу;

2. Сборник задач В.И.Лукашика, Е.В.Ивановой: № 1012, 1013.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о