- Тверде тіло - зберігає і форму, і обсяг. Може переходити як в рідину шляхом плавлення, так і безпосередньо в газ шляхом сублімації.
- Рідина - зберігає обсяг, але не форму, тобто має плинністю. Пролита рідина прагне необмежено розтектися по поверхні, на яку вилита. В тверде тіло рідина може перейти шляхом кристалізації, а в газ - шляхом випаровування.
- Газ - не зберігає ні форми, ні об`єму. Газ поза якогось вмістилища прагне необмежено розширитися на всі боки. Перешкодити йому в цьому може тільки сила тяжіння, завдяки чому земна атмосфера не розсіюється в космос. У рідину газ переходить шляхом конденсації, а безпосередньо в тверде тіло може перейти шляхом осадження.
фазові переходи
Перехід речовини з одного агрегатного стану в інше називається фазовим переходом, так як науковий синонім агрегатного стану - фаза речовини. Наприклад, вода може існувати в твердій фазі (лід), рідкої (звичайна вода) і газоподібному (водяна пара).
На прикладі води також добре демонструється сублімація. Вивішене у дворі на просушку в морозний безвітряний день білизна тут же промерзає, але через деякий час виявляється сухим: лід сублімує, безпосередньо переходячи на водяну пару.
Як правило, фазовий перехід з твердого тіла в рідину і газ вимагає нагріву, але температура середовища при цьому не підвищується: теплова енергія йде на розрив внутрішніх зв`язків в речовині. Це так звана прихована теплота фазового переходу. При зворотних фазових переходах (конденсації, кристалізації) ця теплота виділяється.
Саме тому так небезпечні опіки парою. Потрапляючи на шкіру, він конденсується. Прихована теплота випаровування / конденсації води дуже велика: вода в цьому відношенні - аномальне речовина саме тому і можливе життя на Землі. При опіку парою прихована теплота конденсації води «прошпарівает» обпечене місце дуже глибоко, і наслідки парового опіку виявляються куди важче, ніж від полум`я на такій же площі тіла.
Псевдофази
Плинність рідкої фази речовини визначається її в`язкістю, а в`язкість - характером внутрішніх зв`язків, яким присвячений наступний розділ. В`язкість рідини може бути дуже високою, і така рідина може текти непомітно для ока.
Класичний приклад - скло. Воно не тверде тіло, а дуже в`язка рідина. Зверніть увагу, що листи скла на складах ніколи не зберігають притуленими навскіс до стіни. Вже через кілька днів вони прогнуться під власною вагою і виявляться непридатними до вживання.
Інші приклади псевдотвердих тел - шевський вар і будівельний бітум. Якщо забути незграбний шматок бітуму на даху, за літо він розтечеться в коржик і прилипне до основи. Псевдотвердие тіла відрізнити від справжніх можна за характером плавлення: справжні при ньому або зберігають свою форму, поки враз НЕ розтечуться (припій при пайку), або обпливають, пускаючи калюжки і струмочки (лід). А дуже в`язкі рідини поступово розм`якшуються, як той же вар або бітум.
Надзвичайно грузлими рідинами, плинність яких не помітна на протязі багатьох років і десятиліть, є пластики. Висока їх здатність зберігати форму забезпечується величезним молекулярною вагою полімерів, у багато тисяч і мільйони атомів водню.
Структура фаз речовини
У газовій фазі молекули або атоми речовини відстоять один від одного дуже далеко, у багато разів більше, ніж відстань між ними. Взаємодіють вони між собою зрідка і нерегулярно, тільки при зіткненнях. Саме взаємодія пружне: зіткнулися, як тверді кульки, і тут же розлетілися.
У рідини молекули / атоми постійно «відчувають» один одного за рахунок дуже слабких зв`язків хімічної природи. Ці зв`язку весь час рвуться і тут же знову відновлюються, молекули рідини безперервно переміщаються відносно один одного, тому рідина і тече. Але щоб перетворити її в газ, потрібно розірвати всі зв`язки відразу, а на це потрібно дуже багато енергії, тому рідина і зберігає об`єм.
Вода в цьому відношенні відрізняється від інших речовин тим, що її молекули в рідині пов`язані так званими водневими зв`язками, досить міцними. Тому вода і може бути рідиною при нормальній для життя температурі. Багато речовин з молекулярною масою в десятки і сотні разів більше, ніж у води, в нормальних умовах - гази, як хоча б звичайний побутовий газ.
У твердому тілі все його молекули міцно стоять на своїх місцях завдяки сильним хімічним зв`язкам між ними, утворюючи кристалічну решітку. Кристали правильної форми вимагають для свого зростання особливих умов і тому в природі зустрічаються рідко. Більшість твердих тіл є міцно зчеплені силами механічної та електричної природи конгломерати дрібних і дрібних кристаликів - кристалітів.
Якщо читачеві доводилося бачити, наприклад, тріснуту піввісь автомобіля або чавунний колосник, то зерна кристаллитов на зламі там видно неозброєним оком. А на уламках розбитої порцелянової або фаянсового посуду їх можна спостерігати під лупою.
плазма
Фізики виділяють і четвертий агрегатний стан речовини - плазму. У плазмі електрони відірвані від атомних ядер, і вона являє собою суміш електрично заряджених частинок. Плазма може бути дуже щільною. Наприклад, один кубічний сантиметр плазми з надр зірок - білих карликів, важить десятки і сотні тонн.
Плазму виділяють в окреме агрегатний стан тому, що вона активно взаємодіє з електромагнітними полями через те, що її частинки заряджені. У вільному просторі плазма прагне розширитися, остигаючи і переходячи в газ. Але під впливом електромагнітних полів вона може поза судини зберігати форму і об`єм, як тверде тіло. Це властивість плазми використовується в термоядерних енергетичних реакторах - прообразах енергоустановок майбутнього.
