מצבים פיזיים של חומר: שמות ומאפיינים

אתה מצבים פיזיים של חומר נקבעים על ידי המרחק בין מולקולות, קשרים מולקולריים ו- אנרגיה קינטית שמעביר חלקיקים בדגימה. האם הם:

• מוצק;
• נוזל;
• גזי;
• פְּלַסמָה;
• עיבוי בוס-איינשטיין.

ב מצב מוצקיש לנו מולקולות מורכבות היטב עם מעט תנועה. בקיצוניות ההפוכה הם מצב גזי זה ה פְּלַסמָה, שבהן למולקולות יש מרווח ביניהן ואנרגיה קינטית גבוהה. חומרים ב מצב נוזלי הם נמצאים באמצע, אין להם צורה פיזית מוגדרת, הם בעלי אנרגיה קינטית יותר מחומר מוצק, ומרווח קטן יותר בין מולקולות מאשר חומרים גזיים. או עיבוי בוס-איינשטיין היא תגלית חדשה יחסית אשר סובבת סביב הרעיון שיש דגימה ללא תנועה בין מולקולות, כלומר ללא אנרגיה קינטית.

קרא גם: מה ללמוד מ- Quחיקוי Gעבור האויב?

מצב מוצק

המולקולות של חומר מוצק מתחברות לכוח מספיק שמביא פורמט ונפח מוגדרים. במצב זה יש לנו מעט אנרגיה קינטית בין החלקיקים, ולמרות שיש תנועה קטנה ביניהם, לא ניתן לדמיין זאת מקרוסקופית (בעין בלתי מזוינת).

ניתן לשנות את צורתו של מוצק כאשר החומר נמצא תחת פעולת כוח מכני (שבר, שריטה, שקע) או כאשר יש שינוי בטמפרטורה וב לַחַץ. לכל סוג חומר יש עמידות להשפעות אלה או לשינויים חיצוניים, בהתאם לאופיים.

• דוגמא

כדוגמה, אנו יכולים להזכיר את זהב, חומר מוצק בטמפרטורת החדר עם נקודת התכה של 1064.18 מעלות צלזיוס ונקודת רתיחה של 2855.85 מעלות צלזיוס.

נאגט זהב בעפרות, מצב מוצק.

מצב נוזלי

במדינה נוזל, אין צורה פיזית מוגדרת, אך יש נפח מוגדר, מה שמונע מאיתנו לדחוס את החומר בצורה משמעותית. יש לנוזלים כוח בֵּיןמולקולרית חלש, המאפשר לך לתפעל ולהפריד חלקים מדגימה בקלות. כוח המשיכה בין מולקולות מונע מהן לנוע בחופשיות כמו גז. יתר על כן, מתח השטח (כוח המשיכה בין מולקולות שוות) הוא זה שמאפשר יצירת טיפות.

קרא גם: מתח פני המים - תכונה הנובעת מקשרים מימן

• דוגמא

הדוגמה הנפוצה והנגישה ביותר לנו לחומר במצב נוזלי בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ היא ה- מים, נחשב גם כממס אוניברסלי.

מים נוזליים נשפכים לכוס, דבקים לצורת המיכל.

מצב גזי

חומר במצב גזי אין לו צורה או נפח מוגדרים. יש לו יכולת התרחבות גבוהה בגלל אנרגיה קינטית גבוהה. כאשר הוא מונח במיכל, הגז מתפשט ללא הגבלת זמן, ואם בתנאים אלה של כליאה, הגז מחומם, תהיה עלייה באנרגיה קינטית ועליית לחץ של המערכת.

ראוי גם לציין את ההבדל בין גז לאדים. למרות היותם באותו מצב פיזי, יש להם אופי שונה. או קִיטוֹר, כאשר הוא ממוקם בלחץ גבוה או על ידי הורדת הטמפרטורה, הוא חוזר למצב נוזלי. אתה גזים, בתורם, הם חומרים שבתנאים רגילים כבר נמצאים במצב גזי וכדי לנזול יש צורך בעליית הלחץ והטמפרטורה בו זמנית.

יודע יותר:ההבדל בין גז לאדים

• דוגמא

דוגמה לחומר גזי נמצאת בדרך כלל בתוך בלוני מסיבות, גַז הֶלִיוּם, שהוא א זáאתה אצילי ומונואטומי (מולקולת אטום אחת), נמצא במצב גזי לתנאים נורמליים של טמפרטורה ולחץ. ה צְפִיפוּת הליום קטן יותר מזה של אוויר אטמוספרי, מה שגורם לבלונים לצוף.

מכניסים גז הליום לבלון מסיבות.

גורמים הקובעים מצבים פיזיים

מה שקובע את המצב הפיזי של החומר הוא ארגון המולקולות שלה, המרווח ביניהן והאנרגיה הקינטית (אנרגיית תנועה). לכל אלמנט יש נקודת התכה ורתיחה המגדירים את הנקודה הקריטית, כלומר היכן טֶמפֶּרָטוּרָה ולחץ שהיסוד שומר או משנה את מצבו הפיזי. נקודה קריטית זו משתנה בהתאם לאופי החומר. יתר על כן, עבור כל יסוד, יש לנו כוחות בין-מולקולריים שונים, המשפיעים גם על המצב הפיזי.

שינויים במצב הפיזי

שינויים אפשריים במצב הפיזי מתרחשים עם שינויים בטמפרטורה ובלחץ. ראה מה הם:

• היתוך: מעבר ממצב מוצק למצב נוזלי באמצעות חימום.
• הִתאַדוּת: מעבר ממצב נוזלי למצב גזי. תהליך זה יכול לקרות בשלוש דרכים שונות:

1. רְתִיחָה: השינוי מנוזל למצב גזי מתרחש על ידי חימום המערכת באופן שווה, כמו במקרה של קומקום בו חלק מהמים מתאדים כשמתחממים.

2. הַסָקָה: השינוי ממצב נוזלי לגז מתרחש לפתע, מכיוון שהחומר עובר שינוי מהיר ומשמעותי בטמפרטורה. דוגמה היא כשטיפת מים נופלת על פלטה חמה.

3. אידוי: השינוי מתרחש בהדרגה, מכיוון שרק משטח המגע של הנוזל עם שאר המערכת מתאדה. דוגמא: ייבוש בגדים על חבל הכביסה.

• עיבוי או נוזל: מעבר מהמצב הגזי למצב הנוזלי באמצעות קירור.
• התמצקות: מתרחשת כאשר הטמפרטורה מופחתת עוד יותר, וכתוצאה מכך הקפאה, כלומר מעבר מנוזל למצב מוצק.
• הַאֲצָלָה: הוא המעבר ממצב מוצק לגז מבלי לעבור את המצב הנוזלי. תהליך זה מתרחש כאשר לחומר יש נקודת התכה גבוהה ולחץ אדים גבוה. דוגמא: קרח יבש וכדורי עש.

הערה: אותו מונח או סובלימציה משמשים לתהליך ההפוך (מעבר מהמצב הגזי למצב מוצק).

שינויים במצב הפיזי

מצבים פיזיים אחרים

בשנת 1932, אירווינג לנגמור, ב פרס נובל לכימיה, הוסיף המונח פְּלַסמָה למצב של חומר שנחקר מאז 1879. זהו מצב פיזיקלי בו החלקיקים הם בעלי אנרגיה גבוהה, יש מרחק ביניהם ומעט או ללא קשר בין המולקולות. מאפיינים אלה דומים למדי לאלה שבמצב הגזי, אלא שהאנרגיה הקינטית של פלזמה גדולה בהרבה מזו של גז.

סוג זה של חומר לא נפוץ בטבע הארציעם זאת, הוא נמצא בשפע ביקום, מכיוון שכוכבים הם בעצם כדורי פלזמה בטמפרטורות גבוהות. באופן מלאכותי הוא כבר מסוגל לתפעל ולהוסיף ערך ל פְּלַסמָה, שאף נעשה שימוש מסחרי בטלוויזיות פלזמה, מנורות פלורסנט, מוליכות LED, בין היתר.

בשנת 1995, çגל בוס-איינשטייןהוא הוקם כמצב פיזי של חומר. אריק קורנל וקרל וויימן, באמצעות מגנטים ולייזרים, קיררו דוגמה של רובידיום, מתכת אלקלית, עד שהאנרגיה בין החלקיקים הייתה קרובה לאפס. באופן ניסיוני, הבחינו כי החלקיקים מתאחדים, מפסיקים להיות כמה אטומים ומתחילים להתנהג באחדות, כ "סופר-אטום".

לקונדנסט של בוס-איינשטיין יש מאפיינים של נוזל על (נוזל ללא צמיגות ומוליכות חשמלית גבוהה) ושימש במחקרים קוונטיים לחקר חורים שחורים ופרדוקס חלקיקי הגל.

קרא גם: ההבדל בין פלואורסצנטי למנורות ליבון

תרגילים נפתרו

שאלה 1- (Fמֵעַל)שעון:

אני - אבן כדור עש שנותרה בארון.

II - מיכל מים שנשאר במקפיא.

III- קערת מים שנשארה באש.

IV - המסת חתיכת עופרת בחימום.

עובדות אלה קשורות נכון לתופעות הבאות:

שם. הַאֲצָלָה; II. התמצקות; III. אידוי; IV. היתוך.

ב) אני הַאֲצָלָה; II. הַאֲצָלָה; III. אידוי; IV. התמצקות.

ג) אני היתוך; II. הַאֲצָלָה; III. אידוי; IV. התמצקות.

ד) אני אידוי; II. התמצקות; III. היתוך; IV. הַאֲצָלָה.

היי. אידוי; II. הַאֲצָלָה; III. היתוך; IV. התמצקות.

פתרון הבעיה

חלופה א '.

I - סובלימציה: כדורי עש הם תרכובת לא קוטבית עם נקודת רתיחה גבוהה מאוד. תרכובת זו עוברת ממוצק לגזי מבלי לעבור דרך המצב הנוזלי.

II - התמצקות: מים הנתונים לטמפרטורת הקפאה נמוכה קופאים, מה שאנחנו מכנים כימית התמצקות, שהם המעבר מהמצב הנוזלי למצב מוצק.

III - אידוי: המים שנותרו במיכל שעולה באש עוברים עליית טמפרטורה. נקודת הרתיחה של המים היא 100 מעלות צלזיוס, כך שכאשר המערכת תגיע לטמפרטורה זו, היא תתחיל להתאדות, ותעבור מנוזל למצב מוצק.

IV - התכה: לעופרת נקודת התכה של 327.5 מעלות צלזיוס, שהיא טמפרטורה גבוהה יחסית; עם זאת, המסת עופרת היא תהליך מקובל בתעשיות, שאינו מעבר למצב מוצק למצב נוזלי.

שאלה 2 - (מקנזי-ספ)

על ידי ניתוח הנתונים בטבלה, הנמדדים ב atm 1, אנו יכולים לומר כי בטמפרטורה של 40 ° C ו- 1 atm:

א) אתר ואתנול נמצאים בשלב הגז.

ב) אתר נמצא בשלב הגז, ואתנול הוא בשלב הנוזלי.

ג) שניהם נמצאים בשלב הנוזל.

ד) אתר נמצא בשלב הנוזלי, ואתנול נמצא בשלב הגז.

ה) שניהם נמצאים בשלב מוצק.

פתרון הבעיה

חלופה ב ' אם נקודת הרתיחה היא הנקודה בה החומר משתנה למצב גזי, אתנול בטמפרטורה של 40 מעלות צלזיוס עדיין יהיה במצב נוזלי. לאתר יש נקודת רתיחה נמוכה יותר, שהיא 34 מעלות צלזיוס, כך שב40 מעלות צלזיוס הוא יהיה במצב גזי.

שְׁאֵלָה3 - (יוניקמפ)קרחונים צפים במי ים, ממש כמו קרח בכוס מי שתייה. דמיין את המצב הראשוני של כוס מים וקרח, בשיווי משקל תרמי בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס. עם הזמן הקרח נמס. כל עוד יש קרח, טמפרטורת המערכת

א) נשאר קבוע אך נפח המערכת גדל.
ב) נשאר קבוע אך נפח המערכת פוחת.
ג) יורד ונפח המערכת גדל.
ד) פוחת, וכך גם נפח המערכת.

פתרון הבעיה

חלופה ב ' הטמפרטורה נשארת קבועה עד שהקרחון נמס לחלוטין, שכן יש חילופי חום בחיפוש אחר שיווי משקל תרמי בין שני שלבי החומר. מים הם אחד היסודות הבודדים שמודים בצפיפות שונה במצבים פיזיקליים שונים של אותה תרכובת.

מבחינה ויזואלית אנו יכולים לראות כי צפיפות הקרח נמוכה יותר. במקרה של הקרחון ובכוס מים וקרח, הקרח נשאר על פני השטח. זה קורה מכיוון שכאשר מים קפואים, בתהליך היווצרות הקרח, הם צוברים נפח, אך המסה נותרה כמו שהיו מים במצב נוזלי. לכן, כאשר הקרחון נמס, נפח המערכת פוחת.

מאת ליסה ברנרדס מארקס דה אראוג'ו
מורה לכימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estados-fisicos-materia.htm