Газообразное, жидкое и твердое состояния вещества. Газообразные вещества газообразное вещество газообразные вещества

Н2О - вода, Жидкий металл - ртуть! Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое .

Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела) .

Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.

Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние - стекло) , выше - в газообразное (происходит испарение) . Границы этого интервала зависят от давления.

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения - это квантовые жидкости и жидкие кристаллы.) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза) .

Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей.
[править]
Физические свойства жидкостей
Текучесть

Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу, то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.

В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести: достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.
Сохранение объёма

Одним из характерных свойств жидкости является то, что она имеет определённый объём (при неизменных внешних условиях) . Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа, между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля, справедлив также и для газов) . Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

Жидкости обычно увеличивают объём (расширяются) при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0 °C до приблизительно 4 °C.
Вязкость

Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью. Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из частей относительно другой - то есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением. Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую - энергию хаотического движения молекул.

Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.

Вода и газ. Все они различаются по своим свойствам. Особое место в этом списке занимают жидкости. В отличие от твердых тел, в жидкостях молекулы не расположены упорядочено. Жидкость - это особое состояние вещества, являющееся промежуточным между газом и твердым телом. Вещества в этом виде могут существовать только при строгом соблюдении интервалов определенных температур. Ниже этого интервала жидкое тело превратится в твердое, а выше - в газообразное. При этом границы интервала напрямую зависят от давления.

Вода

Одним из основных примеров жидкого тела является вода. Несмотря на принадлежность к данной категории, вода может принимать форму твердого тела или газа - в зависимости от температуры окружающей среды. В процессе перехода из состояния жидкости в твердое, молекулы обычного вещества сжимаются. Но вода ведет себя совершенно иначе. При замерзании ее плотность снижается, и вместо того, чтобы тонуть, лед выплывает на поверхность. Вода в своем обычном, текучем, состоянии обладает всеми свойствами жидкости - у нее всегда имеется конкретный объем, однако, нет определенной формы.

Поэтому вода всегда сохраняет тепло под поверхностью льда. Даже если температура окружающей среды составляет -50°С, то подо льдом она все равно будет составлять около нуля. Однако в начальной школе можно не углубляться в подробности свойств воды или других веществ. В 3 классе примеры жидких тел можно приводить самые простые - и в этот список желательно включить воду. Ведь ученик начальной школы должен иметь общие представления о свойствах окружающего мира. На данном этапе достаточно знать, что вода в ее обычном состоянии является жидкостью.

Натяжение поверхности - свойство воды

Вода обладает большим, чем другие жидкости, показателем натяжения поверхности. Благодаря этому свойству образуются капли дождя, а, следовательно, и поддерживается круговорот воды в природе. Иначе пары воды не могли бы так легко превратиться в капли и пролиться на поверхность земли в виде дождя. Вода, действительно, является примером жидкого тела, от которого напрямую зависит возможность существования живых организмов на нашей планете.

Поверхностное натяжение объясняется тем, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу. Каждая из частиц стремится окружить себя другими и уйти с поверхности жидкого тела. Именно поэтому мыльные и образующиеся при кипении воды пузыри стремятся принять жидкую форму - при этом объеме минимальной толщиной поверхности может обладать только шар.

Жидкие металлы

Однако не только привычные для человека вещества, с которым он имеет дело в повседневности, принадлежат к классу жидких тел. Среди этой категории немало различных элементов периодической системы Менделеева. Примером жидкого тела также является ртуть. Это вещество широко применяется в изготовлении электротехнических приборов, металлургии, химической промышленности.

Ртуть является жидким, блестящим металлом, испаряющимся уже при комнатной температуре. Она способна растворять серебро, золото и цинк, образуя при этом амальгамы. Ртуть является примером того, какие бывают жидкие тела, относящиеся к категории опасных для жизни человека. Ее пары токсичны, опасны для здоровья. Поражающее действие ртути проявляется, как правило, через некоторое время после контакта отравления.

Металл под названием цезий также относится к жидкостям. Уже при комнатной температуре он находится в полужидкой форме. Цезий на вид представляет собой вещество золотисто-белого оттенка. Данный металл немного похож на золото по цвету, однако, светлее его.

Серная кислота

Примером того, какие бывают жидкие тела, также являются и практически все неорганические кислоты. К примеру, серная кислота, на вид представляющая собой тяжелую маслянистую жидкость. У нее нет ни цвета, ни запаха. При нагревании она становится очень сильным окислителем. На холоде она не вступает во взаимодействие с металлами - например, железом и алюминием. Данное вещество проявляет свои характеристики только в чистом виде. Разбавленная серная кислота не проявляет окислительных свойств.

Свойства

Какие жидкие тела существуют помимо перечисленных? Это кровь, нефть, молоко, минеральное масло, алкоголь. Их свойства позволяют этим веществам легко принимать форму тары. Как и другие жидкости, эти вещества не теряют своего объема, если перелить их из одного сосуда в другой. Какие же еще свойства присущи каждому из веществ в данном состоянии? Жидкие тела и их свойства хорошо изучены физиками. Рассмотрим их основные характеристики.

Текучесть

Одна из главнейших характеристик любого тела данной категории - это текучесть. Под данным термином понимается способность тела принимать различную форму, даже если не него оказывается относительно слабое воздействие извне. Именно благодаря данному свойству каждая жидкость может разливаться струями, разбрызгиваться по окружающей поверхности каплями. Если бы тела данной категории не обладали текучестью, было бы невозможным налить воду из бутылки в стакан.

При этом данное свойство выражается у разных веществ в различной степени. Например, мед меняет форму очень медленно по сравнению с водой. Данную характеристику называют вязкостью. Это свойство зависит от внутреннего строения жидкого тела. Например, молекулы меда больше похожи на ветви дерева, а молекулы воды, скорее, напоминают шарики с небольшими выпуклостями. При движении жидкости частицы меда будто «цепляются друг за друга» - именно этот процесс и придает ему большую вязкость, нежели другим типам жидкостей.

Сохранение формы

Нужно помнить и о том, что о каком бы примере жидких тел ни шла речь, они меняют только форму, но не меняют объем. Если налить воды в мензурку, и перелить ее в другую емкость, данная характеристика не изменится, хотя и само тело примет форму нового сосуда, в который его только что перелили. Свойство сохранения объема объясняется тем, что между молекулами действуют как силы взаимного притяжения, так и отталкивающие. Нужно отметить, что жидкости практически невозможно сжать посредством внешнего воздействия за счет того, что они всегда принимают форму контейнера.

Жидкие и твердые тела отличаются тем, что последние не подчиняются Напомним, что данное правило описывает поведение всех жидкостей и газов, и заключается в их свойстве передавать оказываемое на них давление во все стороны. Однако нужно отметить, что те жидкости, которые обладают меньшей вязкостью, делают это быстрее, чем более вязкие жидкие тела. Например, если оказать давление на воду или спирт, то оно распространится достаточно быстро.

В отличие от этих веществ, давление на мед или жидкое масло будет распространяться медленнее, однако, так же равномерно. В 3 классе примеры жидких тел можно приводить без указания их свойств. Более детальные знания школьникам понадобятся в старших классах. Однако если ученик подготовит дополнительный материал, это может поспособствовать получению более высокой оценки на уроке.

К опасным грузам класса 2 относятся чистые газы, смеси газов, смеси одного или нескольких газов с одним или несколькими другими веществами, а также изделия, содержащие такие вещества. Вещества и изделия класса 2 подразделяются на сжатый газ; сжиженный газ; охлажденный сжиженный газ; растворенный газ; аэрозольные распылители и малые емкости, содержащие газ (газовые баллончики); другие изделия, содержащие газ под давлением; газы не под давлением, подпадающие под действие специальных требований (образцы газов). Перевозка опасных грузов класса 2 сопряжена с риском взрыва, пожара, удушения, обморожения или отравления.

Воздух - естественная смесь газов, состоящая по объему из 78% азота, 21% кислорода, 0,93% аргона, 0,3% диоксида углерода и очень небольшого количества благородных газов, водорода, озона, оксида углерода, аммиака, метана, сернистого газа и других. Плотность жидкого воздуха 0,96 г/куб. см (при -192°C и нормальном давлении). Воздух необходим для протекания множества процессов: горения топлива, выплавки металлов из руд, промышленного получения различных химических соединений. Воздух также используется для получения кислорода, азота и благородных газов; в качестве хладагента, тепло- и звукоизоляционного материала, рабочего тела в электроизоляционных устройствах, пневматических шинах, струйных и распылительных аппаратах, пневматических машинах и т.п.

Кислород - химический элемент, обладающий ярко выраженными окислительными свойствами. В основном, кислород применяется в медицине. Помимо медицины кислород используется в металлургии и других отраслях, а жидкий кислород служит окислителем ракетного топлива.

Пропан – бесцветный горючий взрывоопасный газ без запаха, содержащийся в природных и попутных нефтяных газах, в газах, получаемых из CO и H2, а также при переработке нефти. Пропан отрицательно влияет на ЦНС, при попадании на кожу жидкого пропана возможно обморожение.

Азот - бесцветный газ, без вкуса и запаха. Азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду при различных химических и металлургических процессах, для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах, при перекачке горючих жидкостей и т. д. Жидкий азот используется в различных холодильных установках. Азот используется для промышленного производства аммиака, который затем перерабатывается на азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества и т. д.

Хлор - ядовитый газ желто-зеленого цвета. Основные количества хлора перерабатываются на месте его производства в хлорсодержащие соединения. Также хлор используется для отбелки целлюлозы и тканей, для санитарных нужд и хлорирвания воды, а также для хлорирования некоторых руд с целью извлечения титана, ниобия, циркония и др. Отравления хлором возможны в химической, целлюлозно-бумажной, текстильной, фармацевтической промышленности и т.д. Хлор раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, зачастую, к первичным воспалительным изменениям присоединяется вторичная инфекция. Концентрация хлора в воздухе 500 мг/куб. м. при пятнадцатиминутном воздействии смертельна. В целях профилактики отравлений необходимы: герметизация производственного оборудования, эффективная вентиляция, при необходимости использование противогаза.

Аммиак - бесцветный газ с резким характерным запахом. Аммиак используется для производства азотных удобрений, взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя. В холодильной технике аммиак используется в качестве хладагента (717). Также широкое применение 10% раствор аммиака (нашатырный спирт) получил в медицине. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы, вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюнктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении поглощает тепло, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени.

Притяжение и отталкивание частиц определяют их взаимное расположение в веществе. А от расположения частиц существенно зависят свойства веществ. Так, глядя на прозрачный очень твердый алмаз (бриллиант) и на мягкий черный графит (из него изготавливают стержни карандашей), мы не догадываемся, что оба вещества состоят из совершенно одинаковых атомов углерода. Просто в графите эти атомы расположены иначе, чем в алмазе.

Взаимодействие частиц вещества приводит к тому, что оно может находиться в трех состояниях: твердом , жидком и газообразном . Например, лед, вода, пар. В трех состояниях может находиться любое вещество, но для этого нужны определенные условия: давление, температура. Например, кислород в воздухе - газ, но при охлаждении ниже -193 °C он превращается в жидкость, а при температуре -219 °C кислород - твердое вещество. Железо при нормальном давлении и комнатной температуре находится в твердом состоянии. При температуре выше 1539 °C железо становится жидким, а при температуре выше 3050 °C - газообразным. Жидкая ртуть, используемая в медицинских термометрах, при охлаждении до температуры ниже -39 °C становится твердой. При температуре выше 357 °C ртуть превращается в пар (газ).

Превращая металлическое серебро в газ, его напыляют на стекло и получают «зеркальные» очки.

Какими свойствами обладают вещества в различных состояниях?

Начнем с газов, в которых поведение молекул напоминает движение пчел в рое. Однако пчелы в рое самостоятельно изменяют направление движения и практически не сталкиваются друг с другом. В то же время для молекул в газе такие столкновения не только неизбежны, но происходят практически непрерывно. В результате столкновений направления и значения скорости движения молекул изменяются.

Результатом такого движения и отсутствия взаимодействия частиц при движении является то, что газ не сохраняет ни объема, ни формы , а занимает весь предоставленный ему объем. Каждый из вас посчитает сущей нелепицей утверждения: «Воздух занимает половину объема комнаты» и «Я накачал воздух в две трети объема резинового шарика». Воздух, как и любой газ, занимает весь объем комнаты и весь объем шарика.

А какие свойства имеют жидкости? Проведем опыт.

Перельем воду из одной мензурки в мензурку другой формы. Форма жидкости изменилась , но объем остался тем же . Молекулы не разлетелись по всему объему, как это было бы в случае с газом. Значит, взаимное притяжение молекул жидкости существует, но оно не удерживает жестко соседние молекулы. Они колеблются и перескакивают из одного места в другое, чем и объясняется текучесть жидкостей.

Наиболее сильным является взаимодействие частиц в твердом теле. Оно не дает возможности частицам разойтись. Частицы лишь совершают хаотические колебательные движения около определенных положений. Поэтому твердые тела сохраняют и объем, и форму . Резиновый мяч будет сохранять форму шара и объем, куда бы его не поместили: в банку, на стол и т. д.

Тип урока: комбинированный

Цель

— формирование целостной картины мира и осознание ме-ста в нём человека на основе единства рационально-научного познания и эмоционально-ценностного осмысления ребёнком личного опыта общения с людьми и природой;

Проблема:

что такое тело, вещество, частица?

Задачи:

Различать тела, вещества и частицы,

Ставить опыты, используя лабораторное оборудование

Предметные результаты

Научатся

Характеризовать понятия «тела», «вещества», «частицы»;

Различать тела и вещества, классифицировать их.

Универсально учебные действия (УУД)

Регулятивные: адекватно использовать речь для планирования и регуляции своей деятельности; преобразовывать практическую задачу в познавательную.

Познавательные: ставить и формулировать проблемы, контролировать и оценивать процесс и результат деятельности (опыта); передача информации.

Коммуникативные: стоить монологическое высказывание, аргументировать свою позицию.

Личностные результаты

Мотивация учебной деятельности

Основные понятия и определения

Тела, вещества, частицы. Естественные и искусственные тела. Твердые, жидкие, газообразные вещества

Проверка готовности к усвоению нового материала

Вспомни, на какие группы можно разделить все предметы, которые нас окружают.

Рассмотри схему. На какие две группы мож-но разделить тела? Приведи примеры тел каждой группы.

Изучение нового материала

Любой предмет, любое живое существо можно назвать телом. Камень, кусок сахара, дерево, птица, проволока — это тела. Перечислить все тела невозможно, их существует бесчисленное множество. Солнце, планеты, Луна тоже тела. Их называют небесными телами

ВЕЩЕСТВА

Тела состоят из веществ. Кусок сахара — те-ло, а сам сахар — вещество. Алюминиевая про-волока — тело, алюминий — вещество.

Есть тела, которые образованы не одним, а не-сколькими или многими веществами. Очень сложный состав имеют живые тела. Например, в растениях есть вода, сахар, крахмал и другие вещества. Множеством разнообразных веществ образованы и тела животных, человека

Итак, веществами называют то, из чего состо-ят тела

Различают твёрдые, жидкие и газообраз-ные вещества. Сахар, алюминий — примеры твёрдых веществ. Вода — жидкое вещество. Воз-дух состоит из нескольких газообразных ве-ществ (газов).

Тела и вещества

Тела . Вещества

Опыт . Из чего состоят вещества

Три состояния вещества

ЧАСТИЦЫ

Опыт. Возьмём тело, образованное одним веществом, — кусочек сахара. Опустим его в стакан с водой, помешаем. Сначала сахар хорошо виден, но постепенно становится неви-димым. Попробуем жидкость на вкус. Она слад-кая. Значит, сахар не исчез, он остался в ста-кане. Почему же мы не видим его? Выскажите предположение.

Кусочек сахара распался на мельчайшие, не видимые глазом частицы, из которых он состо-ял (растворился), и эти частицы перемешались с частицами воды.

Вывод: опыт доказывает, что вещества, а значит, и тела состоят из частиц.

Каждое вещество состоит из особых частиц, которые по размерам и форме отличаются от частиц других веществ.

Учёные установили, что между частицами есть промежутки. В твёрдых веществах эти проме-жутки совсем маленькие, в жидких побольше, в газах ещё больше. В любом веществе все частицы постоянно движутся.