Materjalide agregeeritud olek

Aine füüsikalist või agregeeritud olekut iseloomustavad erilised omadused eritingimustel (rõhk ja temperatuur). See tähendab, et see võib olla tahke, vedel või gaasiline. Aine agregaatide oleku muutus muudab selle füüsikalisi omadusi (tihedus, entroopia, vaba energia). Olles tahkes olekus, suudab see säilitada kindla mahu ja kuju. Kui vedelik on läbinud sama mahu, muudab kuju, kohandades seda anuma või anumaga. Gaasiline, see sama aine ei säilitada mitte ainult vormi, vaid ka mahtu, kuna see laieneb, täidab kogu ruumi.

Näiteks võib agregaatvee olek olla tahke, vedel või gaasiline. Sellisel juhul ei muutu keemiline valem (H2O) ja molekuli koostis (kaks vesiniku aatomit ja üks hapniku aatom). Temperatuuril 0 ° C ja alla selle on tahkes olekus ja seda nimetatakse jääks. Alates 0 ° C ja kuni 99,944 ° С on värvitu (väikese koguse jaoks) läbipaistev vedelik, millel puudub lõhn ja maitse. Temperatuuril 99,944 ° C läheb gaasifaasi ja nimetatakse veeauruks. See näide näitab, et aine agregeeritud olek muutub muutuvate väliste tingimustega. Sellisel juhul on peaaegu muutumatu ümbritsev rõhk, kuid temperatuuri muutus, jää sulab temperatuuril 0 ° C ja muutub veeks, mis keeb temperatuuril 99,944 ° C ja aurustub.

Võib öelda, et vesi erineb selle omadustest, olles erinevates agregaatriikides. Jäätihedus on 0,917 g / cm3, vedelvesi standardtingimustes 0,9982 g / cm³, veeaur (ka standardtingimustes) on väiksem kui 0,001 g / cm³. Jää vee sulamistemperatuuri (vee külmumistemperatuuri) dünaamiline viskoossus on: μ = 1 793 103 Pa · s ja temperatuuril 20 ° C on vee dünaamiline viskoossus: μ = 1,003 · 10 · 3 Pa · s. Seega muutub faasi ülemineku ajal aine agregeeritud olek ja selle omadused. Seda üleminekut iseloomustab sulamistemperatuur (alates tahkest ainest muutub vedelaks), mis on võrdne kristallimistemperatuuriga (vedeld tahkestub) ja keemispunkt (vedelik läheb gaasi) võrdub kondenseerumistemperatuuriga (gaas muutub vedelaks).

Tuleb rõhutada, et aine agregeeritud olek sõltub ka selle koostisest. Nii näiteks, samade väliste tingimuste korral erinevad ained erinevate omaduste poolest. Standardtingimustes on vesi H2O vedel. Vesinik H2 ja hapnik O2 on gaasid. Raud Fe on tahke (selle sulamistemperatuur on 1538,9 ° C, keemistemperatuur on 2860,9 ° C). Kuid erinevate ainete puhul võib täheldada sarnast olukorda.

Näiteks on suhteliselt väikesed molekulidevahelised jõud gaasidele iseloomulikud. Seetõttu on nende molekulid üksteisest väga kaugel. Selle tulemusena võivad gaasid tugevalt kokku puutuda. Gaasi molekulid liiguvad pidevalt ja liikumine on kaootiline. See selgitab gaasiliste ainete võimet täita ühtlaselt kogu neile pakutavat mahtu: gaasid omandavad konteineri kuju ja mahu, milles need asuvad.

Gaasiliste ja tahkete ainete vedelikud asuvad vahepealses asendis. Temperatuuri tõusuga muutuvad need pigem gaasideks ja temperatuuri langusena on need pigem tahketeks osakesteks. Vedelate molekulid paiknevad tihedamini, kuna nende vahel on märgatavad jõud. Röntgenuuringud on näidanud, et neil on mõned kristallilise struktuuriga sarnased algloomad.

Tahketel osadel on alati kindlad kujud ja mahud. Nende muutmiseks on vaja jõudu kulutada, kuna molekulid, aatomid ja ioonid on tihedalt seotud. Tahke aine osakesed ei saa vabalt liikuda, kuna nad säilitavad vastastikuse kokkuleppe ja täidavad korrapäraseid võnkumisi tasakaalukeskuste ümber. Tuntud on kaks tahkete osakeste - amorfne ja kristalne. Viimase kristalle iseloomustab neile vorm. Näiteks naatriumkloriid NaCl kristallid sarnanevad kuubi kuju, kaaliumnitraadi KNO3 prismiga ja nii edasi. Amorfsete molekulide struktuur on juhuslikult agregeeritud molekulid. Erinevalt kristalsetest ainetest, mis sulavad teatud temperatuuril, iseloomustavad amorfsed neist erinevaid sulamistemperatuure. Mõnikord käsitletakse neid väga suure viskoossusega vedelikena. Kui tingimused, mille alusel tahkest ainet muutuvad, saab seda saada nii kristalsel kui ka amorfsel kujul.

Aine agregeeritud olekut kirjeldatakse mõnikord kui plasma või vedelkristalle. Kuid see ei ole päris õige määratlus. Küsimus nõuab eraldi ja üksikasjalikumat uurimist, nii et käesolevas artiklis ei mõjuta seda olukorda.