§ 2.5. Агрегатное состояние вещества.

Изучение свойств вещества показало, что одно и то же вещество может встречаться в твердом, жидком и газообразном состояниях, которые часто называют агрегатными состояниями, например: лед, вода и водяной пар.

Вспомним, что свойства вещества зависят от движения его молекул и от сил взаимодействия между ними. Силы молекулярного взаимодействия стремятся удержать молекулы на определенных расстояниях друг от друга, а хаотическое движение молекул стремится разбросать их по всему пространству. Совместное действие этих двух факторов и определяет агрегатное состояние каждого вещества.

Рассмотрим потенциальную кривую двух молекул (рис. 2.1, б). Пока кинетическая энергия поступательного движения молекулы мала, молекула совершает колебательное движение в пределах потенциальной ямы. Ее кинетическая энергия при этом переходит в потенциальную энергию взаимодействия, и обратно. Молекулы тела могут иметь различные скорости и величину , но

пока среднее значение кинетической энергии молекул много меньше Ямин, молекулы только колеблются около своих средних положений и вещество остается в твердом состоянии.

Когда в результате нагревания тела энергия увеличивается и оказывается по величине близкой к , вещество становится жидким: те молекулы, у которых продолжают колебаться, но у многих молекул оказывается больше и они переходят в новое положение: вещество приобретает текучесть.

Когда при еще большем увеличении температуры тела становится больше силы молекулярного взаимодействия не могут удержать молекулы вблизи друг от друга, и они разлетаются по всему предоставленному им пространству, т. е. вещество переходит в газообразное состояние.

Итак, если , то вещество твердое, если то вещество жидкое; если , то вещество газообразное.

Здесь возникает еще такой вопрос: почему при одинаковой температуре одни вещества твердые, другие жидкие, а третьи газообразные? Это объясняется тем, что, хотя вид потенциальной кривой для молекул всех веществ одинаков, глубина потенциальной ямы зависят от рода вещества. Поэтому при одинаковой температуре Т для одних видов вещества , для других а для третьих . Это и означает, что при температуре Т одни вещества твердые, другие жидкие, а третьи газообразные.