Фазові переходи

Фазові переходи

Фазовий перехід - це перехід речовини з одного агрегатного стану в інший.

Хімія

Ключові слова

зміна стану, плавлення, заморожування, кипіння, випаровування, конденсація, сублімація, кристалізація, рідина, твердий, газ, стан матерії, фізична властивість, температура, Тиск, перетворення, екзотермічний, ендотермічний, дифузія, термодинаміка, хімія, Фізика, _javasolt

Пов'язані об'єкти

Сцени

Агрегатні стани

  • тверда речовина
  • рідина
  • газ

Більшість речовин можуть траплятись в природі в декількох станах матерії або агрегатних станах. Основними є три фази: тверда, рідка та газоподібна. Вчені виявили й інші стани, в які речовини можуть переходити за екстремальних умов.

Деякі речовини, наприклад воду, можна легко спостерігати в усіх трьох основних станах матерії, у той час як інші речовини, такі як гелій, відомі в одному стані матерії за звичайних умов, але переходять в інші стани за особливих умов - дуже низьких температур або дуже високого тиску.

Найсуттєвішою відмінністю між різними агрегатними станами речовин є те, що при різній температурі або тиску сила притягання між частинками речовини діє у більшій чи меншій мірі.

Твердий

У твердих речовинах частинки теж рухаються, але повільніше, ніж у речовинах, які знаходяться в інших агрегатних станах. Сила притягання між частинками надзвичайно сильна, тому між ними утворюються зв'язки та вони займають фіксоване положення, довкола якого частинки і вібрують.

Тверді речовини мають певний об'єм і форму.

Існує два типи твердих речовин: кристалічні та аморфні. У твердих тілах кристалічної структури частинки розташовуються у чітко визначеному геометричному порядку. Прикладами таких твердих тіл є лід, алмаз і графіт. Тверді тіла аморфної структури складаються із частинок, які геометрично невпорядковані. Прикладами аморфних твердих речовин є віск, бітум, скло і пластик більшості типів.

Кристалічні тверді речовини мають певну визначену температуру плавлення, водночас аморфні тверді речовини плавляться поступово у широких температурних межах.

Зазвичай, кристалічні та аморфні речовини чітко не розмежовуються. В аморфних речовинах можуть виникати кристалічні структури. А більшість кристалічних речовин не завжди є монокристалами, а частіше є полікристалами - тобто являють собою велику кількість монокристалів, які утримуються разом тонкими прошарками аморфної твердої речовини.

Рідкий

У рідинах частинки рухаються швидше, ніж у твердих тілах, але повільніше, ніж у газах. З цього випливає, що сила взаємного притягання, між частинками слабша, ніж у твердих тілах, тому вони не займають фіксованого положення у просторі. Частинки вільно рухаються всередині рідини, проте залишаються рівновіддаленими одна від одної.

Рідини мають певний об'єм, але не мають сталої форми, тому вони набувають форму посудини, в якій знаходяться. Деякі рідини легко змінюють свою форму, інші володіють дещо меншою здатністю до деформації. Ця властивість називається в'язкістю. Простіше кажучи, в'язкість - це тертя між частинками рідини, тобто внутрішнє тертя. В'язкість не має нічого спільного із щільністю. Наприклад, хоча оливкова олія є більш в’язкою ніж вода, вона має меншу щільність.

Між рідинами з дуже високою в'язкістю та аморфними твердими речовинами, не має суттєвої різниці: скло, наприклад, можна вважати як аморфною твердою речовиною, так і рідиною із надзвичайно високою в'язкістю.

Газоподібний

У газоподібних речовинах частинки рухаються настільки швидко і знаходяться так далеко одна від одної, що сила взаємного притягання між ними не діє. Вони практично вільно переміщуються у просторі, вдаряються одна з одною та із стінками посудини. Сила частинок, що вдаряють у стінки посудини, визначається як тиск газу. Цей тиск зумовлений не тільки його масою, але і швидкістю руху частинок.

Гази не мають певного об'єму та форми, вони завжди заповнюють наявний простір і набувають форму посудини.

Пара є речовиною в газоподібній фазі, тобто за температур вище температури кипіння цієї речовини, але нижчих певного критичного рівня. Пару можна конденсувати до рідини, а от газ з температурою вище критичної не можна.

Пара є водою в газовій фазі, вона утворюється, коли вода кипить або випаровується. Пара є прозорою. У повсякденному житті слово "пара" часто застосовується нами до білого туману, що утворюється над киплячою водою, яка, по суті, є хмарою видимих крапель конденсованої води.

Фазові переходи

  • тверда речовина
  • рідина
  • газ
  • плавлення
  • замерзання
  • кипіння/випаровування
  • конденсація
  • осадження кристалів
  • сублімація

Під час фазових переходів хімічних змін не відбувається, тобто частинки речовини не змінюються, а змінюється тільки їхнє розташування у просторі та швидкість руху.

Агрегатний стан конкретної речовини визначається її температурою та навколишнім тиском. Фазовий перехід може бути викликаний зміною температури або зміною тиску. Так, наприклад, лід тане, коли тиск зростає, у той час вода кипить, коли тиск зменшується.

Температуру, за якої відбувається плавлення, називають точкою плавлення, а температуру, за якої відбувається кипіння - точкою кипіння. Однак вони обидві сильно залежать від тиску.

Для більшості речовин температура точки плавлення є точно визначеною (звісно, її значення змінюється від тиску), а для деяких аморфних твердих тіл перехід між двома агрегатними станами є безперервний, тобто вони не мають чітко визначеної точки плавлення.

Прямий перехід між твердим і газоподібним станом можливий майже у всіх речовин, тобто тверді речовини можуть перетворитись на гази минаючи рідку фазу, і навпаки.

Зміна, за якої тверде тіло безпосередньо стає газоподібним, називається сублімацією. Прикладом цього процесу є випаровування сухого льоду. Зворотний процес - осадження, прикладом для якого є утворення кристалів морозяного візерунка з водяної пари на вікнах.

Існує два типи переходу від рідкого до газоподібного стану: випаровування і кипіння. Різниця між цими двома процесами полягає в тому, що випаровування відбувається тільки на поверхні рідини та за будь-якої температури. А під час кипіння, всередині рідини утворюються бульбашки пари, які піднімаються до поверхні. Виникнення бульбашок можливе лише за певної температури - точки кипіння, коли тиск пари в бульбашках достатньо високий аби компенсувати атмосферний тиск.

Процеси

  • плавлення
  • замерзання
  • кипіння/випаровування
  • конденсація
  • осадження кристалів
  • сублімація
  • теплопоглинання
  • тепловиділення

Озвучування

Більшість речовин можуть зустрічатися в природі в декількох станах матерії або агрегатних станах. Основними є три фази: тверда, рідка і газоподібна. Вчені виявили інші стани в які речовини можуть переходити за екстремальних умов.

Найсуттєвішою відмінністю між різними агрегатними станами речовин є те, що при різній температурі або тиску сила тяжіння між частинками речовини діє в більшій чи меншій мірі.

У твердих речовинах частинки теж рухаються, але зазвичай повільніше, ніж у речовинах які знаходяться в інших станах. Сила тяжіння між частинками надзвичайно сильна, тому між ними утворюються зв'язки і займають фіксоване положення довкола якого вони вібрують. Тверді речовини мають певний об'єм і форму.

У рідинах частинки рухаються швидше, ніж у твердих тілах, але повільніше, ніж у газах.
З цього випливає, що сила взаємного тяжіння, між частинками слабша, ніж у твердих тілах, тому вони не займають фіксованого положення, вони вільно рухаються всередині рідини, проте лишаються близькими одна до одної. Рідини мають певний об'єм, але не мають певної форми, тому вони приймають форму посудини, в якій знаходяться.

У газоподібних речовинах частинки рухаються настільки швидко і знаходяться так далеко одна від одної, що сила взаємного тяжіння між ними не діє.
Вони практично вільно літають і стикаючись одна з одною, вдаряються об стінки посудини. В результаті сила частинок, що вдаряють в стінки посудини, визначається як тиск газу. Тобто тиск газу зумовлений не тільки масою, але і швидким рухом частинок. Гази не мають певного об'єму і форми, вони завжди заповнюють наявний простір і приймають форму посудини.

Під час фазових переходів хімічних змін не відбувається, тобто частинки не змінюються, а тільки їх розташування і швидкість руху. Агрегатний стан конкретної речовини визначається температурою і тиском.
Фазовий перехід може бути викликаний зміною температури або зміною тиску. Так, наприклад, лід тане, коли тиск збільшується, в той час вода кипить, коли тиск знижується.

Прямий перехід між твердим і газовим станом можливий майже у всіх речовин, тобто тверді речовини можуть стати газоподібними, минаючи рідку фазу, і навпаки.

Зміна, за якою тверде тіло безпосередньо стає газоподібним, називається сублімацією. Прикладом цього процесу є випаровування сухого льоду. Зворотний процес - осадження, прикладом для якого є утворення кристалів морозяного візерунка з водяної пари на вікнах взимку.

Пов'язані об'єкти

Наука про свічки

Свічки використовувались для освітлення ще з давніх часів.

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг - це властивість рідини, що примушує її приймати форму з найменш можливою площею поверхні.

Термометри

Існують різні типи приладів, що використовуються для вимірювання температури.

Як працює пилосос?

Пилосос створює частковий вакуум і всмоктує пил за допомогою повітря під високим тиском.

Танення та замерзання

У процесі замерзання між молекулами води виникають водневі зв'язки і формується кристалічна структура льоду.

Випаровування і кипіння

Що відбувається в рідині під час випаровування і кип'ятіння? Від чого залежить точка кипіння рідини?

Вода (H₂O)

Вода є дуже стабільною сполукою Гідрогену та Оксигену, яка життєво необхідна для життя. У природі вода зустрічається у всіх трьох агрегатних станах.

p-V-T діаграма для ідеальних газів

Закони газу описують залежність між тиском, об'ємом і температурою ідеальних газів.

Як працює фен?

Ця анімація демонструє будову і функціонування фену.

Як працює холодильник?

Цей анімаційний відеоролик демонструє модель і принцип роботи холодильника.

Як працює кондиціонер повітря?

Кондиціонер повітря поглинає тепло з приміщення й віддає його назовні.

Added to your cart.