Starea solidă a materiei. Stări agregate ale materiei

Obiectivele lecției:

• aprofundarea și generalizarea cunoștințelor despre stările agregate ale materiei, studierea în ce stări pot exista substanțele.

Obiectivele lecției:

Educațional – formulați o idee despre proprietățile solidelor, gazelor, lichidelor.

Dezvoltare – dezvoltarea abilităților de vorbire ale elevilor, analiză, concluzii asupra materialului abordat și studiat.

Educativ – insuflarea muncii mentale, crearea tuturor condițiilor pentru a crește interesul pentru subiectul studiat.

Termeni cheie:

Stare fizică- aceasta este o stare a materiei care se caracterizeaza prin anumite proprietati calitative: - capacitatea sau incapacitatea de a mentine forma si volumul; - prezența sau absența ordinii de rază scurtă și lungă de acțiune; - de către alții.

Fig.6. Starea agregată a unei substanțe atunci când temperatura se modifică.

Când o substanță trece de la starea solidă la starea lichidă, aceasta se numește topire, procesul invers se numește cristalizare. Când o substanță trece de la un lichid la un gaz, acest proces se numește vaporizare, iar într-un lichid dintr-un gaz - condensare. Iar trecerea direct la gaz dintr-un solid, ocolind lichidul, este sublimarea, procesul invers este desublimarea.

1.Cristalizarea; 2. Topire; 3. Condens; 4. Vaporizare;

5. Sublimare; 6. Desublimarea.

Vedem aceste exemple de tranziții tot timpul în viața de zi cu zi. Când gheața se topește, se transformă în apă, iar apa la rândul ei se evaporă, creând abur. Dacă îl privim în sens invers, aburul, condensându-se, începe să se transforme înapoi în apă, iar apa, la rândul ei, îngheață și devine gheață. Mirosul oricărui corp solid este sublimare. Unele molecule scapă din organism și se formează un gaz care emite mirosul. Un exemplu de proces invers sunt modelele pe sticlă în timpul iernii, când vaporii din aer îngheață și se depun pe sticlă.

Videoclipul arată o schimbare a stării de agregare a unei substanțe.

Bloc de control.

1.După îngheț, apa s-a transformat în gheață. S-au schimbat moleculele de apă?

2.Eterul medical este folosit în interior. Și din această cauză, de obicei miroase puternic a el acolo. În ce stare se află eterul?

3.Ce se întâmplă cu forma lichidului?

4.Gheata. Ce stare a apei este aceasta?

5.Ce se întâmplă când apa îngheață?

Teme pentru acasă.

Răspunde la întrebările:

1. Este posibil să umpleți jumătate din volumul unui vas cu gaz? De ce?

2.Pot azotul și oxigenul să existe în stare lichidă la temperatura camerei?

3.Fierul și mercurul pot exista în stare gazoasă la temperatura camerei?

4. Într-o zi geroasă de iarnă, peste râu s-a format ceață. Ce stare a materiei este aceasta?

Credem că materia are trei stări de agregare. De fapt, sunt cel puțin cincisprezece dintre ele, iar lista acestor afecțiuni continuă să crească în fiecare zi. Acestea sunt: ​​solid amorf, solid, neutroniu, plasmă cuarc-gluon, materie puternic simetrică, materie slab simetrică, condensat fermion, condensat Bose-Einstein și materie ciudată.

Pentru a înțelege care este starea de agregare a unei substanțe, amintiți-vă sau imaginați-vă vara lângă un râu cu înghețată în mâini. Minunata poza, nu-i asa?

Deci, în această idilă, pe lângă faptul că primiți plăcere, puteți efectua și observație fizică. Atenție la apă. În râu este lichid, în înghețată este solid, iar pe cer sub formă de nori este gazos. Adică se află simultan în trei stări diferite. În fizică, aceasta se numește starea agregată a materiei. Există trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă.

Modificări ale stărilor agregate ale materiei

Putem observa schimbări în stările agregate ale materiei cu ochii noștri în natură. Apa de la suprafața rezervoarelor se evaporă și se formează nori. Acesta este modul în care lichidul se transformă în gaz. Iarna, apa din rezervoare îngheață, transformându-se în stare solidă, iar primăvara se topește din nou, transformându-se înapoi în lichid. Ce se întâmplă cu moleculele unei substanțe atunci când aceasta trece de la o stare la alta? Se schimbă? Sunt moleculele de gheață, de exemplu, diferite de moleculele de abur? Răspunsul este clar: nu. Moleculele rămân absolut aceleași. Energia lor cinetică se modifică și, în consecință, proprietățile substanței. Energia moleculelor de vapori este suficient de mare pentru a zbura separat în direcții diferite, iar atunci când este răcit, vaporii se condensează în lichid, iar moleculele au încă suficientă energie pentru a se mișca aproape liber, dar nu suficientă pentru a se desprinde de atracția altor molecule. și zboară departe. Odată cu răcirea ulterioară, apa îngheață, devenind un solid, iar energia moleculelor nu mai este suficientă nici măcar pentru a se mișca liber în interiorul corpului. Ele vibrează în jurul unui loc, ținute de forțele atractive ale altor molecule.

Natura mișcării și stării moleculelor în diferite stări ale materiei poate fi reflectată în următorul tabel:

Procese în care are loc o modificare a stărilor agregate ale substanțelor, șase în total.

Tranziția unei substanțe de la solid la lichid se numește topire, proces invers - cristalizare. Când o substanță se transformă dintr-un lichid în gaz, se numește vaporizare, de la gaz la lichid - condensare. Se numește trecerea de la starea solidă direct la cea gazoasă, ocolind starea lichidă sublimare, proces invers - desublimare.

• 1. Topirea
• 2. Cristalizarea
• 3. Vaporizare
• 4. Condens
• 5. Sublimarea
• 6. Desublimarea

Exemple ale tuturor acestor tranziții Tu și cu mine am văzut asta de mai multe ori în viața noastră. Gheața se topește pentru a forma apă, apa se evaporă pentru a forma abur. În sens invers, aburul, condensându-se, se transformă înapoi în apă, iar apa, înghețând, devine gheață. Și dacă crezi că nu cunoști procesele de sublimare și desublimare, atunci nu te grăbi să tragi concluzii. Mirosul oricărui corp solid nu este altceva decât sublimare. Unele molecule scapă din organism, formând un gaz pe care îl putem mirosi. Un exemplu de proces invers sunt modelele pe sticlă în timpul iernii, când aburul din aer, înghețat, se așează pe sticlă și formează modele bizare.

Iarna, apa de la suprafața lacurilor și râurilor îngheață, transformându-se în gheață. Sub gheață, apa rămâne lichidă (Fig. 76). Aici, două stări diferite ale apei există simultan - solid (gheață) și lichid (apă). Există o a treia stare a apei - gazoasă: vaporii de apă invizibili se găsesc în aerul din jurul nostru. Folosind apa ca exemplu, vedem asta substanțele pot fi în trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă.

Mercurul lichid poate fi văzut în rezervorul termometrului. Deasupra suprafeței mercurului se află vaporii săi, care sunt starea gazoasă a mercurului. La o temperatură de -39 °C, mercurul îngheață, transformându-se într-o stare solidă.

Oxigenul din aerul din jurul nostru este un gaz. Dar la o temperatură de -193 °C se transformă în lichid. Prin răcirea acestui lichid la -219 °C, obținem oxigen solid.

În schimb, fierul este solid în condiții normale. Cu toate acestea, la o temperatură de 1535 ° C, fierul se topește și se transformă în lichid. Deasupra fierului topit va exista un gaz - abur din atomi de fier.

Proprietățile materiei în diferite stări de agregare sunt diferite.

Solidîn condiții normale este dificil de comprimat sau întins. În absența influențelor externe, își păstrează forma și volumul.

Lichidîși schimbă cu ușurință forma. În condiții normale, acesta ia forma vasului în care se află (fig. 77). Dar într-o stare de imponderabilitate (de exemplu, pe o stație spațială care orbitează), lichidul este caracterizat de propria formă - sferică. Picăturile mici de ploaie au și o formă sferică (forma de bilă).

Proprietatea unui lichid de a-și schimba cu ușurință forma este luată în considerare la realizarea vaselor din sticlă topită (Fig. 78).

Este ușor să schimbați forma unui lichid, dar este dificil să îi schimbați volumul. Există o descriere a unui experiment istoric în care au încercat să comprima apa în acest fel. A fost turnat într-o bilă de plumb și mingea a fost sigilată, astfel încât apa să nu se poată vărsa când era comprimată. După aceasta, au lovit mingea de plumb cu un ciocan greu. Şi ce dacă? Apa nu s-a micșorat odată cu mingea, ci s-a scurs prin pereții ei.

Deci, lichidele își schimbă ușor forma, dar își păstrează volumul.

Gaz nu are volum propriu și nu are formă proprie. Întotdeauna umple întregul recipient care i-a fost furnizat.

Pentru a studia proprietățile gazelor, nu este necesar să existe un gaz care să aibă culoare. Aerul, de exemplu, este incolor și nu îl putem vedea. Dar când ne mișcăm repede, când ne aflăm la fereastra unei mașini sau a unui tren, sau când bate vântul, observăm prezența aerului în jurul nostru. Poate fi descoperit și prin experimente.

Să punem un pahar răsturnat în apă - apa nu va umple paharul, deoarece aerul va rămâne în el. Dacă coborâți o pâlnie conectată printr-un furtun de cauciuc la un tub de sticlă în apă (Fig. 79), atunci aerul va începe să iasă din ea. Nu este dificil să schimbi volumul de gaz. Prin apăsarea mingii de cauciuc, vom reduce considerabil volumul de aer din minge.

Odată ajuns într-un vas sau cameră, gazul îl umple în întregime, luând atât forma, cât și volumul.

1. În ce trei stări de agregare poate exista orice substanță? Dați exemple. 2. Corpul își păstrează volumul, dar își schimbă ușor forma. În ce stare este acest corp? 3. Corpul își păstrează forma și volumul. În ce stare este acest corp? 4. Ce puteți spune despre forma și volumul gazului?

DEFINIŢIE

Substanţă este o colecție de un număr mare de particule (atomi, molecule sau ioni).

Substanțele au o structură complexă. Particulele din materie interacționează între ele. Natura interacțiunii particulelor dintr-o substanță determină starea acesteia de agregare.

Tipuri de stări de agregare

Se disting următoarele stări de agregare: solid, lichid, gaz, plasmă.

În stare solidă, particulele sunt de obicei combinate într-o structură geometrică obișnuită. Energia de legătură a particulelor este mai mare decât energia vibrațiilor lor termice.

Dacă temperatura corpului crește, energia vibrațiilor termice a particulelor crește. La o anumită temperatură, energia vibrațiilor termice devine mai mare decât energia legăturilor. La această temperatură, legăturile dintre particule sunt rupte și se formează din nou. În acest caz, particulele efectuează diverse tipuri de mișcări (oscilații, rotații, mișcări unele față de altele etc.). În același timp, ei sunt încă în contact unul cu celălalt. Structura geometrică corectă este ruptă. Substanța este în stare lichidă.

Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii, fluctuațiile termice se intensifică, legăturile dintre particule devin și mai slabe și sunt practic absente. Substanța este în stare gazoasă. Cel mai simplu model de materie este un gaz ideal, în care se crede că particulele se mișcă liber în orice direcție, interacționează între ele numai în momentul ciocnirii, iar legile impactului elastic sunt îndeplinite.

Putem concluziona că odată cu creșterea temperaturii, o substanță trece de la o structură ordonată la o stare dezordonată.

Plasma este o substanță gazoasă constând dintr-un amestec de particule neutre, ioni și electroni.

Temperatura și presiunea în diferite stări ale materiei

Diferitele stări de agregare ale unei substanțe sunt determinate de temperatură și presiune. Presiunea joasă și temperatura ridicată corespund gazelor. La temperaturi scăzute, substanța este de obicei în stare solidă. Temperaturile intermediare se referă la substanțe în stare lichidă. Pentru a caracteriza stările agregate ale unei substanțe, se folosește adesea o diagramă de fază. Aceasta este o diagramă care arată dependența stării de agregare de presiune și temperatură.

Principala caracteristică a gazelor este capacitatea lor de a se extinde și compresibilitatea. Gazele nu au formă; ele iau forma recipientului în care sunt puse. Volumul gazului determină volumul recipientului. Gazele pot fi amestecate între ele în orice proporție.

Lichidele nu au formă, dar au volum. Lichidele nu se comprimă bine, doar la presiune mare.

Solidele au formă și volum. În stare solidă pot exista compuși cu legături metalice, ionice și covalente.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Stare fizică- aceasta este starea unei substanțe într-un anumit interval de temperaturi și presiuni, caracterizată prin proprietăți: capacitatea (solid) sau incapacitatea (lichid, gaz) de a menține volumul și forma; prezența sau absența ordinii pe rază lungă (solid) sau pe rază scurtă (lichid) și alte proprietăți.

O substanță poate fi în trei stări de agregare: solidă, lichidă sau gazoasă în prezent, se distinge o stare suplimentară de plasmă (ionică).

ÎN gazosÎn această stare, distanța dintre atomii și moleculele substanței este mare, forțele de interacțiune sunt mici, iar particulele, mișcându-se haotic în spațiu, au o energie cinetică mare care depășește energia potențială. Un material în stare gazoasă nu are nici formă, nici volum propriu. Gazul umple tot spațiul disponibil. Această stare este tipică pentru substanțele cu densitate scăzută.

ÎN lichid stare, se păstrează numai ordinea de atomi sau molecule pe distanță scurtă, atunci când în volumul substanței apar periodic zone individuale cu un aranjament ordonat de atomi, dar și orientarea reciprocă a acestor zone este absentă. Ordinea pe distanță scurtă este instabilă și sub influența vibrațiilor termice ale atomilor poate fie să dispară, fie să apară din nou. Moleculele lichide nu au o poziție specifică și, în același timp, nu au libertate totală de mișcare. Materialul în stare lichidă nu are formă proprie, își păstrează doar volumul. Lichidul poate ocupa doar o parte din volumul vasului, dar curge liber pe întreaga suprafață a vasului. Starea lichidă este de obicei considerată intermediară între un solid și un gaz.

ÎN greuÎntr-o substanță, dispunerea atomilor devine strict definită, ordonată în mod natural, forțele de interacțiune dintre particule sunt echilibrate reciproc, astfel încât corpurile își păstrează forma și volumul. Aranjarea regulată a atomilor în spațiu caracterizează starea cristalină, atomii formează o rețea cristalină.

Solidele au o structură amorfă sau cristalină. Pentru amorf corpurile se caracterizează doar prin ordinea pe distanță scurtă în aranjarea atomilor sau a moleculelor, o aranjare haotică a atomilor, moleculelor sau ionilor în spațiu. Exemple de corpuri amorfe sunt sticla, smoala, var, care sunt în exterior în stare solidă, deși de fapt curg lent, ca un lichid. Corpurile amorfe, spre deosebire de cele cristaline, nu au un punct de topire specific. Solidele amorfe ocupă o poziție intermediară între solidele cristaline și lichide.

Majoritatea solidelor au cristalin o structură caracterizată prin aranjarea ordonată a atomilor sau moleculelor în spațiu. Structura cristalină este caracterizată de ordinea de lungă durată, când elementele structurii sunt repetate periodic; cu ordinea de scurtă durată nu există o astfel de repetiție corectă. O trăsătură caracteristică a unui corp cristalin este capacitatea de a-și păstra forma. Un semn al unui cristal ideal, al cărui model este o rețea spațială, este proprietatea simetriei. Simetria se referă la capacitatea teoretică a rețelei cristaline a unui corp solid de a se alinia cu sine atunci când punctele sale sunt oglindite dintr-un anumit plan, numit plan de simetrie. Simetria formei externe reflectă simetria structurii interne a cristalului. De exemplu, toate metalele au o structură cristalină și se caracterizează prin două tipuri de simetrie: cubică și hexagonală.

În structurile amorfe cu o distribuție dezordonată a atomilor, proprietățile substanței în direcții diferite sunt aceleași, adică substanțele sticloase (amorfe) sunt izotrope.

Toate cristalele sunt caracterizate prin anizotropie. În cristale, distanțele dintre atomi sunt ordonate, dar în direcții diferite gradul de ordonare poate să nu fie același, ceea ce duce la diferențe în proprietățile substanței cristaline în direcții diferite. Dependența proprietăților unei substanțe cristaline de direcția în rețeaua sa se numește anizotropie proprietăți. Anizotropia se manifestă atunci când se măsoară atât caracteristici fizice, cât și mecanice și alte caracteristici. Există proprietăți (densitate, capacitate termică) care nu depind de direcția în cristal. Majoritatea caracteristicilor depind de alegerea direcției.

Este posibil să se măsoare proprietățile obiectelor care au un anumit volum de material: dimensiuni - de la câțiva milimetri la zeci de centimetri. Aceste obiecte cu o structură identică cu celula cristalină se numesc monocristale.

Anizotropia proprietăților se manifestă în monocristale și este practic absentă într-o substanță policristalină, constând din multe cristale mici orientate aleator. Prin urmare, substanțele policristaline sunt numite cvasiizotrope.

Cristalizarea polimerilor, ale căror molecule pot fi aranjate în mod ordonat cu formarea de structuri supramoleculare sub formă de pachete, bobine (globuli), fibrile etc., are loc într-un anumit interval de temperatură. Structura complexă a moleculelor și a agregatelor acestora determină comportamentul specific al polimerilor atunci când sunt încălziți. Ele nu pot intra în stare lichidă cu vâscozitate scăzută și nu au stare gazoasă. În formă solidă, polimerii pot fi în stări sticloase, foarte elastice și vâscoase. Polimerii cu molecule liniare sau ramificate se pot schimba de la o stare la alta atunci cand temperatura se schimba, ceea ce se manifesta in procesul de deformare a polimerului. În fig. Figura 9 arată dependența deformării de temperatură.

Orez. 9 Curba termomecanica a unui polimer amorf: t c , t T, t p - tranziția sticloasă, fluiditatea și, respectiv, debutul temperaturilor de descompunere chimică; I - III - zone de stare de curgere sticloasă, ​​înalt elastică și, respectiv, vâscoasă; Δ l- deformare.

Structura spațială a aranjamentului moleculelor determină doar starea sticloasă a polimerului. La temperaturi scăzute, toți polimerii se deformează elastic (Fig. 9, zona I). Peste temperatura de tranziție sticloasă t c un polimer amorf cu o structură liniară se transformă într-o stare foarte elastică ( zona II), iar deformarea sa în stările sticloase și foarte elastice este reversibilă. Încălzire peste punctul de curgere t t transferă polimerul într-o stare de curgere vâscoasă ( zona III). Deformarea unui polimer în stare de curgere vâscoasă este ireversibilă. Un polimer amorf cu o structură spațială (rețea, reticulat) nu are o stare de curgere vâscoasă, regiunea de temperatură a stării foarte elastice se extinde la temperatura de descompunere a polimerului t r. Acest comportament este tipic pentru materiale precum cauciucul.

Temperatura unei substanțe în orice stare de agregare caracterizează energia cinetică medie a particulelor sale (atomi și molecule). Aceste particule din corpuri posedă în principal energia cinetică a mișcărilor vibraționale în raport cu centrul de echilibru, unde energia este minimă. Când se atinge o anumită temperatură critică, materialul solid își pierde rezistența (stabilitatea) și se topește, iar lichidul se transformă în abur: fierbe și se evaporă. Aceste temperaturi critice sunt punctele de topire și de fierbere.

Când un material cristalin este încălzit la o anumită temperatură, moleculele se mișcă atât de energic încât legăturile rigide din polimer sunt rupte și cristalele sunt distruse - se transformă în stare lichidă. Temperatura la care cristalele și lichidul sunt în echilibru se numește punctul de topire al cristalului sau punctul de solidificare a lichidului. Pentru iod, această temperatură este de 114 o C.

Fiecare element chimic are un punct de topire individual t pl, separând existența unui solid și a unui lichid, și punctul de fierbere t kip, care corespunde trecerii lichidului în gaz. La aceste temperaturi, substanțele sunt în echilibru termodinamic. O schimbare a stării de agregare poate fi însoțită de o schimbare bruscă a energiei libere, entropiei, densității și altele mărimi fizice.

Pentru a descrie diferitele stări în fizica folosește un concept mai larg faza termodinamica. Fenomenele care descriu tranzițiile de la o fază la alta sunt numite critice.

Când sunt încălzite, substanțele suferă transformări de fază. Când cuprul se topește (1083 o C) se transformă într-un lichid în care atomii au doar ordine de distanță scurtă. La o presiune de 1 atm, cuprul fierbe la 2310 o C și se transformă în cupru gazos cu atomi de cupru dispuși la întâmplare. La punctul de topire, presiunile de vapori saturați ale cristalului și ale lichidului sunt egale.

Materialul ca întreg este un sistem.

Sistem- un grup de substanțe combinate fizic, interacțiuni chimice sau mecanice. Fază numită parte omogenă a unui sistem, separată de alte părți limitele interfeței fizice (în fontă: grafit + granule de fier; în apă cu gheață: gheață + apă).Componente sistemele sunt diferitele faze care alcătuiesc un sistem dat. Componentele sistemului- acestea sunt substanțele care formează toate fazele (componentele) unui sistem dat.

Materialele formate din două sau mai multe faze sunt dispersat sisteme Sistemele dispersate sunt împărțite în soluri, al căror comportament seamănă cu comportamentul lichidelor, și geluri cu proprietățile caracteristice solidelor. În soluri, mediul de dispersie în care este distribuită substanța este lichid în geluri, predomină faza solidă. Gelurile sunt metal semi-cristalin, beton, o soluție de gelatină în apă la temperaturi scăzute (la temperaturi ridicate gelatina se transformă în sol). Un hidrosol este o dispersie în apă, un aerosol este o dispersie în aer.

Diagrame de stare.

Într-un sistem termodinamic, fiecare fază este caracterizată de parametri precum temperatura T, concentrare Cu si presiune R. Pentru a descrie transformările de fază, se utilizează o singură caracteristică energetică - energia liberă Gibbs ΔG(potenţial termodinamic).

Termodinamica în descrierea transformărilor se limitează la luarea în considerare a stării de echilibru. Stare de echilibru sistemul termodinamic se caracterizează prin invarianța parametrilor termodinamici (temperatura și concentrația, deoarece în tratamentele tehnologice R= const) în timp și absența fluxurilor de energie și materie în el - cu condiții externe constante. Echilibru de fază- starea de echilibru a unui sistem termodinamic format din două sau mai multe faze.

Pentru a descrie matematic condițiile de echilibru ale unui sistem, există regula fazei, derivat de Gibbs. Ea conectează numărul de faze (F) și componente (K) dintr-un sistem de echilibru cu variabilitatea sistemului, adică numărul de grade termodinamice de libertate (C).

Numărul de grade termodinamice de libertate (varianță) unui sistem este numărul de variabile independente, atât interne (compoziția chimică a fazelor), cât și externe (temperatura), cărora li se pot da diverse valori arbitrare (într-un anumit interval). astfel încât să nu apară faze noi şi să nu dispară fazele vechi .

Ecuația regulii fazei Gibbs:

C = K - F + 1.

În conformitate cu această regulă, într-un sistem de două componente (K = 2), sunt posibile următoarele grade de libertate:

Pentru o stare monofazată (F = 1) C = 2, adică puteți modifica temperatura și concentrația;

Pentru o stare în două faze (F = 2) C = 1, adică poate fi modificat doar un parametru extern (de exemplu, temperatura);

Pentru o stare trifazată, numărul de grade de libertate este zero, adică temperatura nu poate fi modificată fără a perturba echilibrul în sistem (sistemul este invariant).

De exemplu, pentru un metal pur (K = 1) în timpul cristalizării, când există două faze (Ф = 2), numărul de grade de libertate este zero. Aceasta înseamnă că temperatura de cristalizare nu poate fi schimbată până când procesul este finalizat și rămâne o fază - un cristal solid. După sfârșitul cristalizării (Ф = 1), numărul de grade de libertate este 1, deci puteți schimba temperatura, adică să răciți solidul fără a perturba echilibrul.

Comportarea sistemelor în funcție de temperatură și concentrație este descrisă printr-o diagramă de fază. Diagrama de fază a apei este un sistem cu o singură componentă H 2 O, prin urmare cel mai mare număr de faze care pot fi simultan în echilibru este de trei (Fig. 10). Aceste trei faze sunt lichid, gheață, abur. Numărul de grade de libertate în acest caz este zero, adică. Nici presiunea, nici temperatura nu pot fi modificate fără ca vreuna dintre faze să dispară. Gheața obișnuită, apa lichidă și vaporii de apă pot exista în echilibru simultan numai la o presiune de 0,61 kPa și o temperatură de 0,0075 ° C. Punctul în care coexistă trei faze se numește punct triplu ( O).

Curba OS separă regiunile de vapori și lichid și reprezintă dependența presiunii vaporilor de apă saturați de temperatură. Curba OS arată acele valori interdependente ale temperaturii și presiunii la care apa lichidă și vaporii de apă sunt în echilibru între ele, de aceea se numește curba de echilibru lichid-vapori sau curba de fierbere.

Fig 10 Diagrama stării apei

Curba OB separă regiunea lichidă de regiunea gheții. Este curba de echilibru solid-lichid și se numește curba de topire. Această curbă arată acele perechi interconectate de valori de temperatură și presiune la care gheața și apa lichidă sunt în echilibru.

Curba O.A. numită curbă de sublimare și arată perechile interdependente de valori de presiune și temperatură la care gheața și vaporii de apă sunt în echilibru.

O diagramă de fază este o modalitate vizuală de a reprezenta regiunile de existență a diferitelor faze în funcție de condițiile externe, cum ar fi presiunea și temperatura. Diagramele de stare sunt utilizate în mod activ în știința materialelor la diferite etape tehnologice ale producției de produse.

Un lichid diferă de un solid cristalin prin valori scăzute de vâscozitate (frecare internă a moleculelor) și valori mari de fluiditate (reciprocul vâscozității). Un lichid este format din multe agregate de molecule, în interiorul cărora particulele sunt dispuse într-o anumită ordine, similară cu ordinea cristalelor. Natura unităților structurale și a interacțiunilor interparticule determină proprietățile lichidului. Există lichide: monoatomice (gaze nobile lichefiate), moleculare (apă), ionice (săruri topite), metalice (metale topite), semiconductori lichidi. În cele mai multe cazuri, lichidul nu este doar o stare de agregare, ci și o fază termodinamică (lichid).

Substanțele lichide sunt cel mai adesea soluții. Soluţie omogenă, dar nu o substanță chimic pură, constă dintr-o substanță dizolvată și un solvent (exemplele de solvent sunt apa sau solvenții organici: dicloroetanul, alcoolul, tetraclorura de carbon etc.), prin urmare este un amestec de substanțe. Un exemplu este o soluție de alcool în apă. Cu toate acestea, soluțiile sunt și amestecuri de substanțe gazoase (de exemplu, aer) sau solide (aliaje metalice).

Când este răcit în condiții de viteză scăzută de formare a centrelor de cristalizare și o creștere puternică a vâscozității, poate apărea o stare sticloasă. Sticlele sunt materiale izotrope solide obținute prin suprarăcirea compușilor anorganici și organici topiți.

Există multe substanțe cunoscute a căror tranziție de la o stare cristalină la un lichid izotrop are loc printr-o stare lichidă cristalină intermediară. Este tipic pentru substanțele ale căror molecule au forma unor tije lungi (tije) cu o structură asimetrică. Astfel de tranziții de fază, însoțite de efecte termice, provoacă modificări bruște ale proprietăților mecanice, optice, dielectrice și alte proprietăți.

Cristale lichide, ca un lichid, poate lua forma unei picături alungite sau forma unui vas, are o fluiditate ridicată și sunt capabile să fuzioneze. Sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii ale științei și tehnologiei. Proprietățile lor optice sunt foarte dependente de mici modificări ale condițiilor externe. Această caracteristică este utilizată în dispozitivele electro-optice. În special, cristalele lichide sunt folosite la fabricarea de ceasuri electronice de mână, echipamente vizuale etc.

Principalele stări de agregare includ plasmă- gaz parțial sau total ionizat. Pe baza metodei de formare, se disting două tipuri de plasmă: termică, care apare atunci când gazul este încălzit la temperaturi ridicate, și gazoasă, care se formează în timpul descărcărilor electrice într-un mediu gazos.

Procesele plasma-chimice au ocupat un loc puternic într-o serie de ramuri ale tehnologiei. Sunt utilizate pentru tăierea și sudarea metalelor refractare, sintetizarea diferitelor substanțe, folosesc pe scară largă surse de lumină cu plasmă, utilizarea plasmei în centralele termonucleare este promițătoare etc.