§ 7-й. Агрегатные превращения

Мы завершили изучение строения и основных свойств твёрдых, жидких и газообразных тел с точки зрения МКТ. Переходим теперь к рассмотрению «механизмов» агрегатных превращений. Для начала вспомним их названия, известные нам из 7-го класса:

По сравнению с 7-м классом на схеме есть изменения. Во-первых, термин «твёрдое тело» мы заменили на более точный «кристалл» и, соответственно, термин «отвердевание» на термин «кристаллизация». Именно к этому явлению относится формула Q=lm. Если из отвердевающей жидкости получается аморфное твёрдое тело, эта формула неприменима, так как температура меняется, поэтому нужно применять формулу Q = cmDt.

В дополнение к сказанному назовём типично кристаллические и типично аморфные тела. Существование в виде кристаллов свойственно для льда, хрусталя, алмаза, парафина, стеарина, минеральных солей и всех металлов и их сплавов. Примеры металлов: железо, алюминий, медь, цинк, олово; примеры их сплавов: чугун, дюралюминий, латунь, бронза. Существование в аморфном виде свойственно стеклу, всем смолам и пластмассам (поэтому они так и называются: «пластические массы»).

Во-вторых, на схеме противоположно стрелке «сублимация» появилась стрелка «конденсация». Дело в том, что твёрдое и жидкое состояния вещества по причине их высокой плотности объединяют термином конденсированные среды (от лат. «конденсаре» – уплотняю, сгущаю). Как видно из таблицы плотностей, которую мы рассмотрели в § 2-г, плотности всех жидких и твёрдых тел в 100-1000 раз больше плотности газов.

Какое бы изменение состояния вещества ни происходило – сублимация или конденсация, плавление или кристаллизация, парообразование или конденсация, в любом случае изменяется кинетическая и потенциальная энергия частиц тела. Поясним это.

При повышении температуры тела всегда ускоряется движение его частиц (см. § 7-в). Поскольку их масса не меняется, то увеличение скорости частиц означает увеличение их кинетической энергии. Частицы энергичнее «расталкивают» друг друга, в результате чего увеличиваются расстояния между ними, ослабевают силы их взаимного притяжения, уменьшается потенциальная энергия взаимодействия частиц друг с другом.

Для каждого кристаллического тела существует определённая температура (её называют температурой плавления), при которой кинетическая энергия многих частиц тела начинает превосходить их потенциальную энергию. Эти наиболее «энергичные» частицы, совершая всё большие колебания, нарушают порядок в расположении частиц, что и означает образование жидкости (см. рис.). При плавлении вещества мы постоянно подводим к нему тепловую энергию, поэтому возникают новые «энергичные» частицы, способные преодолеть притяжение своих соседей по твёрдому телу и перейти в образующуюся жидкость.

Аналогично, для каждой жидкости существует определённая температура (её называют температурой кипения), при которой кинетическая энергия многих частиц оказывается достаточной, чтобы эти наиболее энергичные частицы растолкали своих соседок по жидкости и образовали газообразное вещество (пузырёк пара). При кипении жидкости мы постоянно подводим к ней тепловую энергию, поэтому возникают новые достаточно энергичные частицы, которые способны преодолеть притяжение своих соседей по жидкости и перейти в образующийся пар.

Для обратного агрегатного превращения газ –> жидкость –> кристалл частицы превращающегося вещества должны отдать часть своей кинетической энергии, чтобы она не превосходила потенциальную энергию притяжения к другим частицам. Тогда силы притяжения других частиц смогут удерживать бывшие «энергичные» частицы рядом с собой, и появятся капельки жидкости или кристаллики твёрдого вещества.

Проверьте, как вы усвоили материал:

  1. Цель этого параграфа – изучение ...
  2. Почему при отвердевании жидкости нельзя применять формулу для явления кристаллизации?
  3. С помощью лупы или микроскопа можно обнаружить кристаллы ...
  4. Аморфная форма существования присуща ...
  5. Антонимом термина «сублимация» является термин ...
  6. Почему твёрдые и жидкие тела МКТ объединяет общим термином «конденсированные среды»?
  7. Откуда мы знаем, что плотности жидких и твёрдых тел в 100-1000 раз больше плотности газов?
  8. Изменением энергий частиц тела всегда сопровождается любое ...
  9. К энергии частиц вещества относится их ...
  10. Увеличивающаяся скорость движения частиц означает увеличение их кинетической энергии, ...
  11. При повышении температуры тела или вещества его частицы ...
  12. При температуре плавления кристалла ...
  13. Частицы кристалла, находящиеся рядом с источником тепла, приобретают большую энергию и, ...
  14. При превращении кристалла в жидкость возникает много частиц с большой кинетической энергией, так как ...
  15. Превосходство кинетической энергии частиц кристалла над их потенциальной энергией взаимодействия означает их способность ...
  16. При кипении жидкости постоянно образуется много частиц, кинетическая энергия которых ...
  17. Поскольку при кипении жидкости она постоянно поглощает подводимую к ней тепловую энергию, ...
  18. Чтобы конденсация или кристаллизация любого вещества стала возможной (началась), ...
  19. Превосходство потенциальной энергии частиц над их кинетической приводит к тому, что ...
  20. Более близкое расположение частиц вещества друг к другу при его агрегатном превращении означает, что ...

Источник: fizika.ru