Агрегатные состояния веществ

Мы все неоднократно наблюдали, как при нагревании лёд сначала плавится, затем длительное время находится в жидком состоянии и наконец переходит в пар. Такие превращения типичны для большинства веществ и называются агрегатными. Таким образом, различают твёрдое, жидкое и газообразное состояния веществ (агрегатные состояния).

Твёрдые вещества могут находиться в аморфном и кристаллическом состояниях. Примером аморфных веществ являются стекло, смола, многие полимеры и др. Кристаллическое состояние вещества характеризуется упорядоченной структурой, т.е. его частицы образуют в пространстве правильные кристаллические решетки.

В жидком состояниитепловое движение частиц намного интенсивнее, чем в кристаллическом, и это приводит к их хаотическому движению. В результате кристаллическая решётка размывается (исчезает дальний порядок). Тем не менее между частицами сохраняются весьма большие силы взаимодействия, что и обуславливает близость расстояний между частицами в твёрдом и жидком состояниях.

Газообразное состояние вещества характеризуется большими расстояниями и слабыми силами взаимодействия между частицами. На этой основе возникла так называемая модель идеального газа (только в этом случае справедливы газовые законы), в которой предполагается, что собственный объём молекул ничтожно мал по сравнению с объёмом занимаемым газом, и что между молекулами газа не действуют силы взаимного притяжения и отталкивания. Поэтому идеальный газ ни при каких условиях не может превратиться в жидкость, что, естественно, противоречит наблюдаемым на опыте фактам. Тем не менее модель идеального газа в первом приближении даёт неплохие результаты при описании свойств многих газообразных веществ.

Плазма.В настоящее время выделяют четвёртое состояние вещества– плазму, т.е. ионизированный газ. Это состояние вещества при нагревании до очень высоких температур порядка тысяч и миллионов градусов. В общем случае плазма представляет собой смесь беспрерывно перемещающихся атомов, электронов, положительных ионов и даже атомных ядер. Плазма с температурой порядка градусов называется «холодной», с температурой порядка миллиона градусов – «горячей». В последнем случае нейтральные атомы в плазме существовать не могут, и она состоит из смеси электронов, ионов и атомных ядер. Плазма в целом электронейтральна, но обладает электронной и ионной проводимостью.

В земных условиях плазменное состояние вещества реализуется в молниях, электрической дуге, светящемся веществе неоновых ламп и т.д. В состоянии плазмы находится основная масса космического вещества – звёзды, туманности и др. Колоссальным сгустком плазмы является Солнце. В масштабах Вселенной твёрдые холодные тела, подобные нашей Земле, - это лишь редкое исключение.

Физика и химия плазмы – важнейшие и наиболее интенсивно развивающиеся направления науки не только потому, что плазма является наиболее распространённым состоянием вещества во Вселенной, но также благодаря многообещающим перспективам практического использования результатов в этой области. Бесспорно, самая заманчивая из этих перспектив – овладение неисчерпаемой энергией термоядерных реакций, а также разработка методов синтеза разнообразных веществ.