Характеристика агрегатних станів речовини

Лекція №2. Агрегатні стани речовини. Газоподібний стан речовини

Основні питання:

1. Агрегатні стани речовини, їх загальна характеристика.

2. Ідеальний газ, основні закони ідеального газу.

3. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса.

4. Зрідження газів. Застосування зріджених газів.

Залежно від зовнішніх умов речовина може перебувати в трьох основних станах: твердому, рідкому, газоподібному. Можливі інші стани: рідкокристалічний, плазмовий, нейтронний, гіперонний тощо. Кожний агрегатний стан відрізняється від іншого характером руху частинок і типом взаємодії між ними. Стабільність агрегатного стану пов’язана зі співвідношенням кінетичної (Ек) та потенціальної (Ер) енергії взаємодіючих частинок.

Агрегатний стан речовини Співвідношення Ек і Ер частинок Об’єм Форма Стисливість Густина
Газоподібний Ек > Ер Співпадає з об’ємом посудини, залежить від температури і тиску Заповнює посудину, приймаючи його форму Висока Низька
Рідкий Ек = Ер Фіксований Нефіксована - повністю або частково заповнюють посудину Незначна Від помірної до великої
Твердий Ек < Ер Фіксований Фіксована Практично відсутня Значна

Характерна особливість газоподібного стану – вільний рух частинок (атомів, молекул) в об’ємі, що значно перевищує об’єм самих частинок.

Сили міжмолекулярної взаємодії виявляються, коли молекули наближаються одна до одної на достатньо близьку відстань.

Це зумовлює:

ü невелику густину газів;

ü здатність до безмежного розширення;

ü створення тиску на стінки посудини, що чинить опір;

ü істотні відмінності властивостей при високих тисках і низьких температурах.

Термін „газ” запроваджений датським вченим Дж.Ван Гельмонтом (1577 – 1644), означає „хаос” (від грецького слова).

Ідеальний газ – це газ, що знаходиться в такому стані, де можна нехтувати силами міжмолекулярної взаємодії та об’ємом молекул цього газу. Це спрощена модель реального газу.

Газові закони – математичні співвідношення між температурою, тиском та об’ємом газів (цілком точні для ідеального газу, а для реального – тільки при дуже малих тисках). Фізичний стан ідеального газу визначається трьома параметрами: Т, Р, V, які зв’язані між собою в рівняння стану ідеального газу.

Кінетична теорія газів – математична модель ідеального газу, яка дає змогу визначити поведінку газів і закони газового стану.

Виходячи з кінетичних уявлень про будову матерії, М.В.Ломоносов (1749р.) доповнив положення кінетичної теорії газів.