Тема 2: Теорія агрегатного стану речовини

• Агрегатний стан речовини

• Основні закони ідеальних газів.

• Реальні гази. Аналіз речовини стану реального газу.

• Ізотерми стиснення ідеальних та реальних газів.

Більшість речовин які існують у природі,в залежності від зовнішніх умов (p, t) можуть перебувати в одному з чотирьох агрегатних станів – твердому, рідкому, газоподібному і стан плазми. Проте існують речовини які при жодних умовах не можуть досягнути певного агрегатного стану. СаСО₃ не можна одержати в рідкому стані, оскільки він розкладається на інші продукти. Але існують речовини які при певних умовах можуть перебувати в різних агрегатних станах:стакан з водою із шматочками льоду, а над поверхнею рідини міститься водяна пара.

Тому розглядають різні фазові переходи індивідуальних речовин:

Перехід речовини з рідкого в твердий стан – плавлення, зворотній – затвердіння

(кристалізація). Перехід рідкого в газоподібний стан – пароутворення, а якщо цей процес йде з поверхні рідини – випаровування. Зворотній – конденсація.

Перехід твердого в газоподібний стан – сублімація, зворотній – десублімація.

Поліморфне перетворення – процес переходу з одної твердої модифікації в іншу. (Сірка)

Характеристика агрегатних станів

Газоподібний – характеризується слабими силами міжмолекулярної взаємодії (притягання, відштовхування), тому відстань між сусідніми молекулами значно перевищує розмір самих молекул газу, газ набуває форми посудини в якій перебуває, легко змінює свою форму і об’єм.

Рідкий стан – характеризується більшими силами притягання, тому кожна молекула речовини утримується сусідньою молекулою на певній відстані, рівній діаметру молекули, але так як положення не є строго фіксоване, тому рідна змінює свою форму, набираючи форму посудини і практично не змінює свій об’єм, молекули рухаються хаотично.

Твердий стан характеризується найбільшими силами притягання, внаслідок чого структурні частинки ( молекули, атоми,та інш..) розташовуються у строго впорядковані кристалічні градки, вони є нерухомими, тому тверда фаза не змінює своєї форми і власного об’єму.

Плазма – суміш іонів, електронів, радикалів, оголених ядер та продуктів їх розпаду. Стан плазми – гас, може перебувати під впливом різних факторів:

• Високої температури (десятки тис.. °C).

• Електричного розряду.

Тому в залежності від походження розрізняють наступні види плазми:

• Термічна плазма – під впливом високої температури

• Газорозрядна плазма –в посудину поміщають газ, далі занурюють протилежно заряджені електрони подаючи імпульсами напругу високої частоти, молекули газу втрачають власні електрони, перетворюючись на позитивно заряджені катіони.

Кількісною характеристикою плазми є величина ступеня іонізації α. В залежності від нього розрізняють такі види плазми:

1. Якщо α<1% - слабо іонізована плазма.

2. Якщо α – 1 -10% - помірно іонізована плазма.

3. Якщо α =100% - повністю іонізована плазма.

В природі стан плазми є дуже поширений ( гарячі зірки,сонце – 99%). Під дією сонячного випромінювання у верхніх шарах атмосфери утворюється слабо іонізована плазма (іоносфера). За рахунок наявності позитивних іонів та вільних електронів добре проводить електричний струм, і саме в цьому шарі здійснюється супутниковий зв'язок.

Враховуючи,що при утворенні плазми утворюється велика кількість енергії, вона має велике практичне використання, проте зберігати її досить складно, тому Сахаров розробив теорію магнітної пляшки. Суть її полягає в тому, що плазму можна зберігати в магнітному полі,стінки якого служать полюсами цієї пляшки.

Плазма – газ,який світиться і проводить електричний струм. Явище світіння виникає за рахунок переходу електронів з одного енергетичного рівня на інший.