Что бывает в трех состояниях
Агрегатные состояния веществ
1. Основные положения, при помощи которых объясняется различие строения веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии
Дети назовите вещество которое находится в трех агрегатных состояниях. Верно это вода. Которая может находиться в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Вода это жидкое состояние, пар газообразное состояние и лёд — твёрдое состояние. Скажите а какие положения веществ отличают одно состояние от другого. Это расположение частиц, движение частиц и взаимодействие частиц.
2. Расположение частиц в твердом состоянии, жидком и газообразном
И так, рассмотрим отличие одного состояния веществ от другого. В твёрдом состоянии частицы располагаются в строгом порядке, образуя кристалл. Частицы не имеют строгого положения в жидком состоянии. В газообразном состоянии нет строгого порядка.
3. Движение частиц в твердом, жидком и газообразном состоянии
Частицы в твердых телах совершают колебательное движение. Подобно маятнику часов. В жидкостях молекулы совершают бестолковое движение. В газообразном состоянии частицы движутся хаотично, беспорядочно, с очень большой скоростью. Она равна скорости пули из ружья. Примеры: при 20 градусах по Цельсию скорость молекулы водорода — 2000 м/с, а кислорода 1600 м/с, азота 600 м/с.
4. Взаимодействие частиц в твердом, жидком и газообразном состоянии
В твёрдом состоянии частицы взаимодействуют очень сильно между собой. Так как между частицами промежутки меньше размера одной частицы. В жидком состоянии взаимодействие слабее. Между частицами промежутки увеличиваются и равны размеру одной частицы. В газообразном состоянии взаимодействие частиц самое слабое. В промежутках между частицами можно поместить до десяти таких частиц.
5. Форма и объем которую принимают вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии
Но кроме трёх положений агрегатные состояния характеризуются объемом и формой. В твёрдом состоянии форма неизменная. Жидкость принимает форму сосуда. И газы принимают форму сосуда. Объём твердых тел неизменный. Для изменения объема твердого тела, необходимо приложить огромные усилия. Объем жидкости изменить нельзя. Пример: возьмем свинцовый шар и заполнили его водой. Запаяли шар. Стали ударять молотом по нему, пытаясь уменьшить объем. Шар лопнул. Вода вылилась. Возникают силы отталкивания. Которые не дают возможности уменьшить объем. А в газах занимает наибольший, предоставленный объем. Примеры: возьмем медные опилки и поместим в мензурку большого объема. Нальем азотной кислоты. Закроем мензурку наполовину. Образуется бурый дым, который заполняет половину мензурки. Передвинем крышку вверх, до полного объема. Бурый дым заполняет все пространство. Это доказывает, что газы занимают наибольший предоставленный объем.
Три состояния вещества
Окружающие нас вещества могут находиться в одном из трех состояний: твердом, жидком или газообразном. Большинство веществ может быть во всех этих состояниях, но не одновременно. Например, вода: в обычном состоянии это жидкость, но в зависимости от температуры она может превращаться либо в лед (твердое состояние), либо в пар (газообразное). Чтобы выяснить, в каком состоянии находится вещество, необходимо изучить его свойства.
Свойства веществ
Физические свойства — это любые характеристики вещества или предмета, которые могут быть измерены. Чаще всего, говоря о физических свойствах, мы подразумеваем массу, форму и объем. Масса — это количество вещества, форма — это внешние очертания, а объем — это пространство, которое занимает вещество. К физическим свойствам можно отнести цвет и запах вещества, а также его состояние при комнатной температуре.
Кроме физических свойств все вещества обладают и химическими. Химические свойства характеризуют различные изменения состояния вещества при нагревании или смешивании его с другими веществами. Так, например, некоторые вещества растворяются в воде, меняют цвет при горении, взрываются в случае соединения с кислотами.
Твердые тела
С твердыми телами все очень просто. Они окружают нас повсюду: столы, стулья, машины, дома, растения, предметы в классе и т.д. Согласись, что форма твердого тела не меняется даже после того, как мы его передвинем, переставим или спрячем в сумку либо карман. Конечно, приложив определенную силу, твердое тело можно разбить или сломать, тем самым изменить его форму, но сами по себе такие изменения вряд ли произойдут.
Ртуть
Ртуть по праву считается одним из семи металлов древности, о котором человечеству стало известно как минимум 3500 лет назад. За подвижность, блеск и цвет Аристотель назвал ртуть живым серебром. В древней медицине она применялась как компонент различных мазей и других лекарств: «живое серебро» использовали для лечения кожных болезней. В настоящее время ртуть в медицинских целях практически не используют из-за очень высокой токсичности паров этого вещества, но ее успешно применяют в электротехнике, химической промышленности, электронике.
До сих пор ртуть используется для изготовления медицинских термометров. Ее удобство заключается в том, что, достигнув определенной температурной отметки, столбик не опускается, а остается на прежнем уровне.
Жидкости
В отличие от твердых тел, жидкости с легкостью меняют свою форму. Они всегда принимают очертания того сосуда, в котором находятся.
Посмотри на картинку. Сок, налитый в стакан, принял форму стакана, а сок в кувшине — форму кувшина.
Одно и то же количество жидкости может выглядеть совершенно по-разному, например, в стакане и разлитое на полу.
Третье состояние вещества — газообразное. Газы, как и жидкости, легко принимают форму того сосуда, в котором находятся. Но, в отличие от жидкостей, газы целиком заполняют тот сосуд или контейнер, в который помещены. Нельзя заполнить сосуд газом только наполовину, как это можно сделать с жидкостью.
Воздух, которым мы все дышим, — один из примеров смеси веществ в газообразном состоянии. Большинство газов не имеет цвета, поэтому мы их и не видим. Но тем не менее они окружают нас. Атмосфера нашей планеты содержит огромное количество различных газов: кислород, азот, водяной пар, углекислый газ, гелий.
Основные агрегатные состояния вещества
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат (в правом нижнем углу экрана).
Агрегатные состояния вещества
Чтобы разобраться с тем, какими бывают агрегатные состояния, предлагаю по ходу чтения статьи заполнять таблицу.
Агрегатные состояния
Свойства
Расположение молекул
Расстояние между молекулами
Движение молекулы
Лед, вода и водяной пар — это все три агрегатных состояния одного вещества. Лед — твердое состояние, вода — жидкая, пар — газообразное. Для каждого вещества существует три состояния.
Твердое состояние
Его очень легко представить — это любой предмет, который мы встречаем в жизни. В этом состоянии тело сохраняет форму и объем. Расстояние между молекулами, приблизительно равно размеру самих молекул, которые, в свою очередь, расположены очень структурированно.
Такая структура называется кристаллической решеткой — из-за четкой структуры молекулам сложно двигаться, и они просто колеблются около своих положений.
Заполняем нашу табличку
Агрегатные состояния
Свойства
Расположение молекул
Расстояние между молекулами
Движение молекулы
сохраняет форму и объем
в кристаллической решетке
соотносится с размером молекул
колеблется около своего положения в кристаллической решетке
Жидкое состояние
В этом состоянии сохраняется объем, но не сохраняется форма. Например, если перелить молоко из кувшина в стакан, то молоко, имевшее форму кувшина, примет форму стакана. Кстати, в корове у молока тоже была другая форма.
Расстояние между молекулами в жидком состоянии чуть больше, чем в твердом, но все равно невелико. При этом частицы не собраны в кристаллическую решетку, а расположены хаотично. Молекулы почти не двигаются, но при нагревании жидкости делают это более охотно.
Вспомните, что происходит, если залить чайный пакетик холодной водой — он почти не заваривается. А вот если налить кипяточку — чай точно будет готов.
Агрегатные состояния
Свойства
Расположение молекул
Расстояние между молекулами
Движение молекулы
сохраняет форму и объем
в кристаллической решетке
соотносится с размером молекул
колеблется около своего положения в кристаллической решетке
близко друг к другу
малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается
Газообразное состояние
В жизни мы встречаем газообразное состояние вещества, когда чувствуем запахи. Запах очень легко распространяется, потому что газ не имеет ни формы, ни объема (он занимает весь предоставленный ему объем), состоит из хаотично движущихся молекул, расстояние между которыми больше, чем размеры молекул.
Агрегатные состояния
Свойства
Расположение молекул
Расстояние между молекулами
Движение молекулы
сохраняет форму и объем
в кристаллической решетке
соотносится с размером молекул
колеблется около своего положения в кристаллической решетке
близко друг к другу
малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается
занимают предоставленный объем
больше размеров молекул
хаотичное и непрерывное
С агрегатными состояниями разобрались, ура! Но до сих пор неясно, каким образом у каждого вещества их целых три, и как одно переходит в другое. Для этого узнаем, что такое фазовые переходы.
Фазовые переходы: изменение агрегатных состояний вещества
При изменении внешних условий (например, если внутренняя энергия тела увеличивается или уменьшается в результате нагревания или охлаждения) могут происходить фазовые переходы — изменения агрегатных состояний вещества.
Фазовые переходы интересны тем, что все живое не Земле существует лишь благодаря тому, что вода умеет превращаться в лед или пар. С кристаллизацией, плавлением, парообразованием и конденсацией связаны многие процессы металлургии и микроэлектроники.
На схеме — названия всех фазовых переходов:
Переход из твердого состояния в жидкое — плавление;
Переход из жидкого состояния в твердое — кристаллизация;
Переход из газообразного состояния в жидкое — конденсация;
Переход из жидкого состояния в газообразное — парообразование;
Переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое — сублимация;
Переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое — десублимация.
График фазовых переходов
Если взять процесс превращения льда в воду, воды — в пар, и обратные действия, то мы получим очень информативный график.
Разбираемся по шагам. Сначала взяли лед, конечно, при отрицательной температуре, потому что при нуле лед начинает плавиться. Нагрели лед до температуры плавления (до 0 градусов).
После того, как лед нагрелся до температуры плавления, он начинает плавиться. Плавление происходит при постоянной температуре тем дольше длится, чем больше масса плавящегося вещества. Еще этот процесс зависит от свойств самого вещества, но об этом немного позже.
Расправившись вещество уже в жидком состоянии снова начинает нагреваться, и температура увеличивается, пока не достигает температуры кипения. В данном случае нагревается вода — это значит, что ее температура кипения равна 100 градусам Цельсия.
При 100 градусах вода кипит, пока не выкипит целиком. В данном случае процесс аналогично плавлению происходит при постоянной температуре. Данный процесс нельзя путать с испарением, потому что парообразование происходит при конкретной температуре, а испарение — при любой.
Далее полученный пар нагревается, но путем нагревания невозможно дойти до другого фазового перехода — можно пойти только обратно.
Первый шаг в обратную сторону — охлаждение до температуры кипения.
Дойдя до температуры кипения (в данном случае 100 градусов), пар начинает переходить в жидкое состояние. Этот процесс также происходит при постоянной температуре.
Сконденсировавшись, вода охлаждается, пока не начнет замерзать.
Кристаллизуется (замерзает) вода при той же температуре, что и плавится лед — 0 градусов. Кристаллизация также происходит при постоянной температуре.
После кристаллизации лед охлаждается.
С нагреванием и охлаждением все совсем просто — мы либо передаем теплоту телу (веществу), и оно идет на увеличение температуры, либо тело отдает тепло и охлаждается.
В остальных процессах температура не меняется. Это связано с тем, что количество теплоты не всегда зависит от температуры. Формулы для всех процессов выглядят так:
Нагревание
Охлаждение
Q — количество теплоты [Дж]
c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]
m — масса [кг]
tконечная — конечная температура [˚C]
tначальная — начальная температура [˚C]
Плавление
Кристаллизация
Q — количество теплоты [Дж]
λ — удельная теплота плавления вещества [Дж/кг]
m — масса [кг]
Парообразование
Конденсация
Q — количество теплоты [Дж]
L — удельная теплота парообразования вещества [Дж/кг]
m — масса [кг]
Онлайн-уроки физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!
Решение задач по фазовым переходам
С теорией разобрались — а теперь давайте практиковаться!
Задачка раз. Температура медного образца массой 100 г повысилась с 20 °С до 60 °С. Какое количество теплоты получил образец? Удельную теплоёмкость меди считать равной 380 Дж/(кг умножить на °С)
Q = 380 * 0,1*(60-20) = 1520 Дж
Ответ: образец получил 1520 Дж
Задачка два. Какое количество теплоты необходимо для плавления 2,5 т стали, взятой при температуре плавления? Удельная теплота плавления стали λ=80кДж/кг. Теплопотерями пренебречь.
80 кДж/кг = 80000 Дж/кг
Q = 80000*2500 = 200 000 000 Дж = 200 МДж
Ответ: для плавления 2,5 т стали необходимо 200 МДж теплоты.
Сублимация и десублимация
Мы уже рассказали про такие процессы, как сублимация и десублимация.
Примерчики из жизни🤓
Про принтеры. Цветные принтеры (только не лазерные) печатают путем сублимации. Вот как это работает: частицы краски быстро переходят из твердого состояния в газообразное и оседают на бумаге — так получается цветная картинка.
Рисуночки на окнах. Если вы решите проехаться на автобусе в холодную погоду — увидете на стеклах чудесные узоры. Из-за огромной разницы температур между улицей и автобусом, мы можем наблюдать процесс десублимации в виде красивых рисунков на стеклах. Иней образуется похожим способом — резкое похолодание приводит к десублимации воздуха.
Влажность воздуха: испарение и конденсация
Такие процессы, как испарение и конденсация, становятся более логичными и простыми, если их рассмотреть на примере влажности воздуха.
Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Любое количество пара в воздух не запихнешь, поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.
Как влажность влияет на человека
Для человека влажность очень важна, потому что мы состоим из воды на 90%. Если окружающей среде нечего испарять, она будет испарять нас. Поэтому при низкой влажности мы чувствуем сухость во рту, а при высокой — волосы впитывают влагу, разбухают и начинают виться. На этом принципе построены некоторые гигрометры — приборы для измерения влажности. Они так и называются — волосяные гигрометры. Только внутри не человеческий волос, а конский, но принцип от этого не меняется.
При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой, но при высокой влажности пот не может испариться. При испарении пота мы теряем избыточное тепло, а в данном случае этого не происходит.
При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно, а при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.
Влажностью можно управлять. Существуют мешочки с шариками адсорбентами, которые кладут в коробки с обувью, чтобы впитать лишнюю влагу. Чтобы окна не запотевали, можно насыпать в рамы соль, которая также впитает влагу. А если вам наоборот нужно больше влаги — берем увлажнитель воздуха (классная вещь!): он добавляет в воздух водяной пар.
Конспект занятия по экспериментированию для старшей группы «Три состояния вещества и воды»
Анна Лифанова
Конспект занятия по экспериментированию для старшей группы «Три состояния вещества и воды»
Конспект занятия № 1
Из чего все сделано? Три состояния вещества и воды
Цель. Развитие наблюдательности детей, их умений сравнивать, анализировать, обобщать, устанавливать причинно-следственные зависимости и делать выводы.
• развивать элементарные представления о том, из чего состоят тела и как они могут изменяться;
• познакомить детей с понятиями «твердое тело», «жидкость», «газ» и их отличиями друг от друга;
• на примере воды объяснить, что вещество бывает в трех состояниях.
Материал и оборудование: глобус, подкрашенная жидкость в прозрачном стакане; вода, лед в формочках; спиртовка, на которой нагревается вода до кипения и испарения; схемы строения вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Ход занятия
Перед началом занятия воспитатель вместе с детьми наливает воду в маленькие формочки для льда и уносит их в морозилку или выставляет на улицу.
Воспитатель: Ребята, посмотрите вокруг себя. Что нас окружает?
Дети: Разные предметы (мебель, игрушки, природа и др.)
Воспитатель: Правильно. Нас окружают разные предметы. А любой предмет сделан из какого-то вещества. Например, сто сделан из дерева, мяч из резины, стакан из стекла. Итак, чтобы мы не взяли в руки – это какой-то предмет или объект, но он сделан из разных веществ. А веществ в мире очень много. И все эти вещества разные. Одни очень твердые,например: металл, дерево, камень, другие мягкие – снег, ткань, вата, какие-то жидкие – это вода, бензин, масло, а вот воздух или пар вообще состоят из газа. И сегодня мы с вами познакомимся поближе с одним из самых важных веществ на Земле, а что это за вещество, вы догадаетесь, когда прослушаете мое стихотворение.
Если на нос сели кляксы,
Кто тогда нам первый друг?
Снимет грязь с лица и рук?
Без чего не может мама
Ни готовить, ни стирать?
Без чего мы, скажем прямо,
Чтоб росли колосья хлеба,
Чтобы плыли корабли,
Чтоб варились кисели.
Чтобы не было беды –
Жить нельзя нам без…. (ВОДЫ).
Воспитатель: Правильно, без воды.
Воспитатель: Как уже мы поняли из стихотворения, без воды нам не прожить. Вода нужна и людям, и животным, и растениям. С приходом воды появляется жизнь. Пропала вода – и жизнь невозможна. Потому что вода – эликсир жизни. Подарив людям воду, природа дала нам бесценное богатство. Давайте посмотрим использование воды в природе и в жизни человека. (Презентация).
1 слайд: Вода в природе – это и моря, и океаны, и озера, и реки, маленькие речушки и родники.
2 слайд: Все живое на земле не может обойтись без воды. Животные тропы в лесу ведут на водопой. Птицы летят к рекам и озерам.
4 слайд: Без воды не вырастишь ни пшеницы, ни хлопка. Яблони и груши погибнут, если человек вовремя не польёт их корней.
5 слайд: Тысячи лет может пролежать в сухой земле зерно. Но придёт вода – и зерно прорастёт. Безжизненны и страшны пустынные степи. Но стоит провести воду – и они превращаются в цветущий сад.
Воспитатель: Вода – настоящая волшебница. Она умеет превращаться и изменяться. Летом мы видим воду в виде чего? (дождь, град, роса, туман). А зимой она превращается во что? (в снег, иней, лед, ледяные узоры).
А сейчас я вам буду загадывать загадки, при правильном отгадывании загадки на экране появится картинка.Слушайте внимательно:
Даже камень источу (Вода)
Растет она вниз головою,
Не летом растет, а зимою.
Чуть солнце ее припечет,
Заплачет она и умрет. (Сосулька.)
Что за звездочки сквозные
На пальто и на платке?
Все сквозные, вырезные,
А возьмешь, вода в руке. (Снежинки.)
Рассыпался горох на 70 дорог,
Никто его не подберет?
На красная девица. (Град.)
На ветвях висит зимой.
Превращается в росу. (Иней.)
И в него льется, и из него льется,
А сам по земле плетется. (Ручей.)
Шумит он в поле и в саду,
А в дом не попадет.
Покуда он идет. (Дождь.)
Пальчиковая игра: «Вышел дождик на прогулку»
Вышел дождик на прогулку (указательный и средний палец шагают по ногам)
Он бежит по переулку,
Барабанит по окошку.
Напугал большую кошку (изобразить пальцами ушки кошки над головой)
Вымыл зонтиком прохожих (изобразить руками над головой зонт)
Крыши дождик вымыл тоже.
Сразу мокрым дождик стал,
Дождик кончился, устал («стряхнуть» капельки воды с кончиков пальцев).
Воспитатель: А сейчас мы продолжим с вами наши эксперименты.
Давайте вспомним, в каком состоянии бывает вода?
Дети: Жидкая, твердая (лед, снег) и газообразная (пар, туман)
Воспитатель: Как мы уже с вами сказали, что все предметы состоят из веществ, а вещества все состоят из маленьких частичек, которые называются молекулы. В каждом веществе молекулы расположены по-разному. И сейчас мы с вами попробуем смоделировать различное состояние воды.
Давайте, возьмемся за руки и встанем друг от друга свободно, можем руками двигать, плавно перекачиваться из стороны в сторону. Вот так мы с вами изобразили жидкое состояние воды. Так сцеплены молекулы в жидкости.
Теперь крепче возьмемся за руки и прижмемся крепко друг к другу. У нас получилось твердое вещество. Молекулы в твердом веществе крепко держатся друг за друга.
А теперь дружно рассыплемся горошинками по залу. Это у нас газообразное вещество, молекулы в нем не цепляются друг за друга
Вывод: Лед тает, превращаясь в воду, от соприкосновения с теплом. В голых руках лед тает быстрее, а в рукавичках медленнее, потому что рукавички разъединяют тепло рук и холод.
Чтобы лучше понять свойства различных веществ, мы с вами сейчас проделаем следующие опыты.
Проделать эксперименты: вязнет ли в варенье палец? Проходит ли он сквозь сталь (стекло? Можно ли пролить воду? Куда девается соль в воде? Почему она становится невидимой, хотя вкус воды стал солонее? Объяснить причины полученных результатов.
Выводыиз полученных результатов:
Вода проливается потому, что ее частички хотя и соединены друг с другом, но не так крепко, как в твердых веществах.
Частички соли в воде распределяются между частичками воды, и их становится не видно, но они никуда не делись, поэтому вода соленая.
Воспитатель: Вот такие опыты мы сегодня с вами проделали, поиграли, узнали, что все вещества бывают в трех состояниях: жидком, газообразном и твердом. В своих рабочих тетрадях, давайте покажем, что вы поняли, как двигаются молекулы в разных состояниях. А пока вы выполняете задание в тетрадях, я принесу наши формочки из холодильника. Что случилось с ними?
Дети: Вода превратилась в лед. Жидкое вещество превратилось в твердое.