2.2. Агрегатные состояния вещества

По агрегатному состоянию вещества подразделяются на газообразные, жидкие и твердые.

Для газообразного состояния вещества характерно равномерное заполнение молекулами газа всего предоставленного им объема. Если газ находится в равновесном состоянии, молекулы движутся хаотически, любые направления их движения равновероятны. Взаимодействием молекул между собой от столкновения до столкновения можно пренебречь, поскольку расстояния между молекулами намного превышают их размеры.

Жидкие состояния занимают промежуточное положение между газообразными и твердыми. Для жидкостей характерно наличие определенного объема, но вместе с тем, в отличие от газов, жидкость может принимать форму того сосуда, в который она помещена. Молекулы жидкости располагаются настолько близко друг к другу, что силы взаимодействия между ними имеют значительную величину.

В расположении частиц жидкости наблюдается так называемый ближний порядок. Это означает, что если взять какую-либо одну частицу, то по отношению к ней расположение ближайших соседних частиц является упорядоченным, однако по мере удаления от данной частицы расположение по отношению к ней других частиц становится все менее упорядоченным. Из-за отсутствия в жидкостях дальнего порядка они изотропны, то есть их физические и механические свойства одинаковы по всем направлениям (исключение составляют жидкие кристаллы).

Твердые тела отличаются упорядоченным расположением частиц, что обусловлено очень большими силами взаимодействия между ними.

Твердые тела подразделяются на аморфные и кристаллические. Кристалл – это тело, имеющее трехмерное упорядоченное пространственное расположение микрочастиц и приобретающее при определенных условиях роста форму многогранника. Кристалл обладает дальним порядком расположения ча-стиц. Аморфные тела таким порядком не обладают, однако их нельзя рассматривать как полностью хаотичные, бесструктурные. В таких телах имеется упорядоченность микрочастиц, распространяющаяся на небольшие области, то есть тела обладают ближним порядком.

Различие между этими классами твердых веществ настолько велико, что аморфные тела можно рассматривать как сильно переохлажденные жидкости с очень высоким коэффициентом вязкости.

Первое различие в свойствах кристаллических и аморфных тел проявляется в процессах кристаллизации и плавления. Кристаллические тела имеют строго определенную температуру плавления. Это означает, что разрыв связей между частицами происходит при вполне определенном тепловом режиме, причем температура нагреваемого тела не изменяется до тех пор, пока весь образец не расплавится. Энергия, сообщаемая телу извне, идет в это время только на разрыв межмолекулярных связей. Аморфные же тела при нагревании размягчаются постепенно, в широком диапазоне температур. Энергия связи между частицами аморфного тела различна, и такие тела не имеют определенной температуры плавления.

Характерное свойство кристаллических тел – анизотропия, то есть различие механических, физических и других свойств по различным кристаллографическим направлениям. В свою очередь аморфные тела обладают изотропией. Их свойства одинаковы по всем направлениям.