9. Агрегатные состояния вещества

Агрегатные состояния вещества – состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его физических свойств (твердое, жидкое, газообразное). Агрегатное состояние зависит от соотношения между средней потенциальной энергией взаимодействия молекул (_п) и средней кинетической энергией молекулы (_к). Твердое: _п >> _к; жидкое: _п ~ _к; газообразное: _п << _к.

В газах межмолекулярные расстояния велики, молекулы почти не взаимодействуют друг с другом и двигаются практически свободно, заполняя весь объем. В жидкостях и твердых телах молекулы расположены значительно ближе друг к другу и взаимодействуют сильнее. Это приводит к сохранению ими своего объема.

Тепловое движение в газах представляет собой практически свободное движение молекул с периодическими упругими ударами. В жидкостях – сочетание малых колебаний около положений равновесия и частых перескоков из одного положения в другое, поэтому жидкости не сохраняют свою форму. В твердых телах – лишь колебания около положений равновесия, поэтому твердые тела сохраняют свою форму.

Фаза – совокупность всех частей системы, обладающих одинаковым химическим составом и находящихся в одинаковом состоянии.

Фазовое превращение – переход вещества из одной фазы в другую.

Фазовое превращение I рода – сопровождаются выделением или поглощением тепла (лед – вода, вода – пар, йод – пары йода и т. п.). Для таких фазовых переходов характерно одновременное постоянство давления и температуры, но изменение соотношения между массами двух фаз.

Фазовое превращение II рода – не сопровождаются выделением или поглощением тепла. При этом некоторые величины (например, удельная теплоемкость) изменяются скачком (ферромагнетик – парамагнетик, проводник – сверхпроводник и т. п.).

На диаграмме p–Т или подобной две фазы могут находиться в равновесии не при любых значениях параметрах, а только при тех, которые связаны определенным соотношением. Например, p(Т) – уравнение фазового равновесия. На диаграмме ему соответствует кривая фазового равновесия. Три фазы могут находиться в равновесии только в одной точке на диаграмме – тройной точке (только при одних значениях параметров). Например, для воды равновесие льда, воды и пара определяется параметрами p = 610² Па, T = 273,16 К.

Удельная теплота фазового перехода –

Силы поверхностного натяжения – нескомпенсированные силы, действующие на молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое.

Критическое состояние (критическая точка) – предельное состояние равновесия двухфазной системы, в котором обе фазы становятся тождественными по своим свойствам. Теплота фазового перехода в критической точке равна нулю. Для воды: p = 218атм, T = 647 К.

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Дополнительная энергия свободной поверхности жидкости. Сила, действующая на границу жидкости. Угол смачивания на границе раздела трех веществ. Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости (формула Лапласа). Высота столбика жидкости в капиллярной трубке

Изотерма реального газа-жидкости	Диаграмма равновесия трех фаз	Угол смачивания