Aineen fyysiset tilat: nimet ja ominaisuudet

Sinä aineelliset fyysiset tilat määritetään molekyylien välisen etäisyyden, molekyyliliitosten ja kineettinen energia joka siirtää hiukkasia näytteessä. Ovatko he:

• kiinteä;
• neste;
• kaasumainen;
• plasma;
• Bose-Einstein-kondensaatti.

Sisään kiinteä tila, meillä on hyvin koottuja molekyylejä, joilla on vähän liikettä. Päinvastaisessa ääripäässä ovat kaasumainen tila se on plasma, jossa molekyyleillä on etäisyys niiden ja suuren kineettisen energian välillä. Materiaalit nestemäinen tila ne ovat keskellä, niillä ei ole määriteltyä fyysistä muotoa, niillä on enemmän kineettistä energiaa kuin kiinteällä materiaalilla ja molekyylien välillä on pienempi etäisyys kuin kaasumaisilla materiaaleilla. O Bose-Einstein-kondensaatti on suhteellisen uusi löytö, joka pyörii ajatuksen ympärillä siitä, että näytteellä ei ole liikettä molekyylien välillä eli ei kineettistä energiaa.

Lue myös: Mitä opiskella Q: ltauimic GEnemille?

Kiinteä tila

Kiinteän tilan materiaalin molekyylit kytkeytyvät riittävään voimaan, joka johtaa

määritelty muoto ja määrä. Tässä tilassa meillä on vähän kineettistä energiaa hiukkasten välillä ja vaikka niiden välillä on pieni liike, sitä ei ole mahdollista visualisoida makroskooppisesti (paljaalla silmällä).

Kiinteän aineen muotoa voidaan muuttaa, kun materiaali on mekaanisen voiman (murtuma, naarmu, kolhuma) vaikutuksesta tai kun lämpötilan muutos ja paine. Jokaisella materiaalityypillä on vastus näihin vaikutuksiin tai ulkoisiin muutoksiin niiden luonteen mukaan.

• Esimerkki

Esimerkiksi voimme mainita kulta-, kiinteä aine huoneenlämpötilassa, sulamispiste 1064,18 ° C ja kiehumispiste 2855,85 ° C.

Kultamalmi malmissa, kiinteässä tilassa.

nestemäinen tila

osavaltiossa nestemäinen, ei ole määriteltyä fyysistä muotoa, mutta on määritelty tilavuus, mikä estää meitä pakkaamasta materiaalia merkittävästi. Nesteillä on vahvuus muun muassamolekyylinen heikko, jonka avulla voit manipuloida ja erottaa näytteen osia helposti. Molekyylien välinen vetovoima estää niitä liikkumasta vapaasti kuin kaasu. Lisäksi pintajännitys (vetovoima yhtäläisten molekyylien välillä) tekee pisaroiden muodostumisen mahdolliseksi.

Lue myös: Veden pintajännitys - vetysidosten aiheuttama ominaisuus

• Esimerkki

Rikkain ja saatavilla oleva esimerkki nestemäisessä muodossa olevista materiaaleista normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa on Vesi, jota pidetään myös yleisenä liuottimena.

Nestemäinen vesi kaadetaan lasiin astian muodon mukaisesti.

kaasumainen tila

Kaasumainen materiaali sillä ei ole määriteltyä muotoa tai tilavuutta. Sillä on suuri laajennuskapasiteetti korkea kineettinen energia. Kun se asetetaan astiaan, kaasu leviää loputtomiin ja, jos näissä olosuhteissa suljettuna kaasu kuumennetaan, kineettinen energia kasvaa ja paine kasvaa järjestelmän.

On myös syytä huomata ero kaasun ja höyryn välillä. Huolimatta samasta fyysisestä tilasta, niillä on erilainen luonne. O höyry, korkeassa paineessa tai alentamalla lämpötilaa se palaa nestemäiseen tilaan. Sinä kaasujaovat puolestaan ​​aineita, jotka normaaleissa olosuhteissa ovat jo kaasumaisessa tilassa, ja nesteyttämiseksi paineen ja lämpötilan nousu on välttämätöntä samanaikaisesti.

Tietää enemmän:Ero kaasun ja höyryn välillä

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

• Esimerkki

Esimerkki kaasumaisesta aineesta löytyy yleisesti puolueen ilmapallojen sisäpuolelta kaasu helium, joka on gáolet jalo ja monoatominen (yksi atomimolekyyli), joka esiintyy kaasumaisessa tilassa normaalissa lämpötilan ja paineen olosuhteissa. THE tiheys helium on pienempi kuin ilmakehän ilman, mikä saa ilmapallot kellumaan.

Heliumkaasua laitetaan puolueen ilmapalloon.

Fyysiset tilat määrittävät tekijät

Mikä määrittää aineen fyysisen tilan, on molekyylien organisointi, niiden välinen etäisyys ja kineettinen energia (liikeenergia). Jokaisella elementillä on a sulamis- ja kiehumispiste jotka määrittelevät kriittisen pisteen eli missä lämpötila ja paine elementti ylläpitää tai muuttaa sen fyysistä tilaa. Tämä kriittinen kohta vaihtelee materiaalin luonteen mukaan. Lisäksi jokaisella elementillä on erilaiset molekyylien väliset voimat, jotka vaikuttavat myös fyysiseen tilaan.

Fyysinen tila muuttuu

Fyysisen tilan mahdolliset muutokset tapahtuvat lämpötilan ja paineen muuttuessa. Katso mitä ne ovat:

• Fuusio: siirtyminen kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan lämmityksen avulla.
• Höyrystys: siirtyminen nestemäisestä kaasumaiseen tilaan. Tämä prosessi voi tapahtua kolmella eri tavalla:

1. Kiehuu: Siirtyminen nestemäisestä kaasumaiseen tilaan tapahtuu lämmittämällä järjestelmää tasaisesti, kuten vedenkeittimen tapauksessa, jossa osa vedestä haihtuu lämmetessä.

2. Lämmitys: Muutos nestemäisestä kaasumaiseen tilaan tapahtuu yhtäkkiä, kun materiaalissa tapahtuu nopea ja merkittävä lämpötilan muutos. Esimerkiksi, kun vesipisara putoaa keittolevylle.

3. Haihdutus: Muutos tapahtuu vähitellen, koska vain nesteen kosketuspinta muun järjestelmän kanssa haihtuu. Esimerkki: vaatteiden kuivaus pyykkinarulla.

• Kondensoituminen tai nesteytys: siirtyminen kaasumaisesta tilasta nestemäiseen tilaan jäähdytyksen avulla.
• Kiinteytyminen: tapahtuu, kun lämpötila laskee edelleen, mikä johtaa jäätymiseen, toisin sanoen siirtymiseen nesteestä kiinteään tilaan.
• Sublimaatio: on siirtyminen kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan käymättä läpi nestemäisen tilan. Tämä prosessi tapahtuu, kun aineella on korkea sulamispiste ja korkea höyrynpaine. Esimerkki: kuivajää ja koirapallot.

Huomaa: Samaa termiä tai resublimointia käytetään käänteisprosessissa (siirtyminen kaasumaisesta kiinteään tilaan).

Fyysinen tila muuttuu

muut fyysiset tilat

Vuonna 1932 Irving Langmuir, Nobel palkinto kemian laitos, lisäsi termin plasma aineen tilaan, jota oli tutkittu vuodesta 1879 lähtien. Se on fysikaalinen tila, jossa hiukkaset ovat erittäin jännitteisiä, niiden välinen etäisyys on pieni tai ei lainkaan yhteyttä molekyylien välillä. Nämä ominaisuudet ovat melko samanlaisia ​​kuin kaasumaisen tilan, paitsi että plasman kineettinen energia on paljon suurempi kuin kaasun.

Tällainen aineen tila ei ole yleistä maanpäällisessä luonnossasitä on kuitenkin runsaasti maailmankaikkeudessa, koska tähdet ovat pohjimmiltaan plasmapalloja korkeissa lämpötiloissa. Keinotekoisesti se pystyy jo manipuloimaan ja lisäämään arvoa plasma, jota käytetään kaupallisesti jopa muun muassa plasmatelevisioissa, loistelampuissa, LED-johtimissa.

Vuonna 1995 çBose-Einstein-aaltose perustettiin aineen fyysisenä tilana. Eric Cornell ja Carl Weiman jäähdyttivät magneetteja ja lasereita käyttämällä näyte rubidium, alkalimetallia, kunnes hiukkasten välinen energia oli lähellä nollaa. Kokeellisesti havaittiin, että hiukkaset yhdistyivät, lakkasivat olemasta useita atomeja ja alkavat käyttäytyä yhtenäisesti, "superatomi".

Bose-Einstein-kondensaatilla on supernesteen ominaisuudet (nestettä ilman viskositeettia ja korkeaa sähkönjohtavuutta) ja sitä on käytetty kvanttitutkimuksissa mustien aukkojen ja aaltopartikkel paradoksin tutkimiseen.

Lue myös: Ero fluoresenssin ja hehkulamppujen välillä

ratkaisi harjoituksia

Kysymys 1- (Fedellä)Katsella:

I - Kumipallokivi jätetty kaappiin.

II - Pakastimeen jätetty vesisäiliö.

III - Kulhoon vettä jätetty tuleen.

IV - Lyijypalan sulaminen kuumennettaessa.

Nämä tosiasiat liittyvät oikein seuraaviin ilmiöihin:

TÄSSÄ. Sublimaatio; II. Jähmettyminen; III. Haihdutus; IV. Fuusio.

B) I. Sublimaatio; II. Sublimaatio; III. Haihdutus; IV. Kiinteytyminen.

C) I. Fuusio; II. Sublimaatio; III. Haihdutus; IV. Kiinteytyminen.

D) I. Haihdutus; II. Jähmettyminen; III. Fuusio; IV. Sublimaatio.

HEI. Haihdutus; II. Sublimaatio; III. Fuusio; IV. Kiinteytyminen.

Resoluutio

Vaihtoehto A.

I - Sublimointi: Koipallot ovat ei-polaarinen yhdiste, jolla on erittäin korkea kiehumispiste. Tämä yhdiste siirtyy kiinteästä kaasumaiseksi kulkematta nestemäisen tilan läpi.

II - Kiinteytyminen: Pakastimen matalaan lämpötilaan altistunut vesi jäätyy, jota kemiallisesti kutsumme kiinteytymiseksi, joka on siirtyminen nestemäisestä tilasta kiinteään tilaan.

III - Haihtuminen: Paloon astiaan jätetyn veden lämpötila nousee. Veden kiehumispiste on 100 ° C, joten kun järjestelmä saavuttaa tämän lämpötilan, se alkaa haihtua muuttuen nestemäisestä kiinteään tilaan.

IV - sulaminen: lyijyn sulamispiste on 327,5 ° C, mikä on suhteellisen korkea lämpötila; lyijyn sulatus on kuitenkin yleinen teollisuuden prosessi, joka ei ole muuta kuin siirtyminen kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan.

Kysymys 2 - (Mackenzie-SP)

Analysoimalla taulukon tiedot, mitattuina 1 atm: ssä, voimme sanoa, että lämpötilassa 40 ° C ja 1 atm:

A) eetteri ja etanoli ovat kaasufaasissa.

B) eetteri on kaasufaasissa ja etanoli nestefaasissa.

C) molemmat ovat nestefaasissa.

D) eetteri on nestefaasissa ja etanoli on kaasufaasissa.

E) molemmat ovat kiinteässä faasissa.

Resoluutio

Vaihtoehto B. Jos kiehumispiste on piste, jossa aine muuttuu kaasumaiseksi, etanoli 40 ° C: ssa on edelleen nestemäisessä tilassa. Eetterillä on alempi kiehumispiste, joka on 34 ° C, joten 40 ° C: ssa se on kaasumaisessa tilassa.

Kysymys3 - (Unicamp)Jäävuoret kelluvat merivedessä, aivan kuten jää lasissa juomavettä. Kuvittele lasillisen veden ja jään alkutilanne lämpötasapainossa 0 ° C: n lämpötilassa. Ajan myötä jää sulaa. Niin kauan kuin on jäätä, järjestelmän lämpötila

A) pysyy vakiona, mutta järjestelmän tilavuus kasvaa.
B) pysyy vakiona, mutta järjestelmän tilavuus pienenee.
C) pienenee ja järjestelmän tilavuus kasvaa.
D) vähenee, samoin kuin järjestelmän tilavuus.

Resoluutio

Vaihtoehto B. Lämpötila pysyy vakiona, kunnes jäävuori sulaa kokonaan, koska lämmönvaihto tapahtuu aineen kahden faasin välillä etsimään lämpö tasapainoa. Vesi on yksi harvoista alkuaineista, jotka sallivat eri tiheyden saman yhdisteen erilaisille fysikaalisille tiloille.

Visuaalisesti voimme nähdä, että jäätiheys on pienempi. Jäävuoren tapauksessa ja lasillisessa vettä ja jäätä jää pysyy pinnalla. Tämä tapahtuu, koska kun vesi on jäätynyt, jään muodostumisprosessissa se saa tilavuuden, mutta massa pysyy samana kuin silloin, kun se oli vettä nestemäisessä tilassa. Siksi, kun jäävuori sulaa, järjestelmän tilavuus pienenee.

Kirjoittanut Laysa Bernardes Marques de Araújo
Kemian opettaja