Изменение состояния материи
Вся материя может перемещаться из одного состояния в другое. Это может потребовать экстремальных температур или экстремальных давлений, но это может быть сделано. Иногда вещество не хочет менять состояния. Вы должны использовать все свои приемы, когда это произойдет. Чтобы создать твердое тело, вам, возможно, придется уменьшить температуру на огромное количество, а затем добавить давление. Например, кислород (O 2) будет затвердевать при температуре -361,8 градусов по Фаренгейту (-218,8 градусов по Цельсию) при стандартном давлении. Однако при повышении давления он замерзнет при более высоких температурах.
Некоторые из вас знают о жидком азоте (N 2). Это азот из атмосферы в жидкой форме, и она должна быть очень холодной, чтобы оставаться жидкой. Что, если вы хотите превратить его в твердое тело, но не можете сделать его достаточно холодным, чтобы затвердеть? Вы можете увеличить давление в герметичной камере. В конце концов вы достигнете точки, когда жидкость станет твердым веществом. Если у вас есть жидкая вода (H 2 O) комнатной температуры и вам нужен водяной пар (газ), вы можете использовать комбинацию высоких температур или низкого давления для решения вашей проблемы.
Точки перехода
Фазовые изменения происходят, когда вы достигаете определенных особых точек. Иногда жидкость может стать твердой. Ученые используют то, что называется температурой замерзания или температурой плавления, чтобы измерить температуру, при которой жидкость превращается в твердое вещество. Существуют физические эффекты, которые могут изменить температуру плавления. Давление является одним из таких эффектов. Когда давление, окружающее вещество, увеличивается, точка замерзания и другие специальные точки также повышаются. Легче держать вещи твердыми, когда они находятся под большим давлением.
Как правило, твердые вещества более плотные, чем жидкости, потому что их молекулы находятся ближе друг к другу. Процесс замораживания уплотняет молекулы в меньшее пространство.
В науке всегда есть исключения. Вода особенная на многих уровнях. У нее есть больше места между молекулами, когда она заморожена. Молекулы организованы в определенном порядке, который занимает больше места, чем когда они все слабые в жидком состоянии. Поскольку такое же количество молекул занимает больше места, твердая вода менее плотная, чем жидкая вода. Есть много других типов молекулярных организаций в твердой воде, о которых очень долго можно говорить здесь.
Твердое вещество в жидкость и обратно в твердое тело
Представь, что ты солидный. Ты кубик льда, сидящий на прилавке. Вы мечтаете стать жидкой водой. Тебе нужна энергия. Тепло, вероятно, самая легкая энергия, которую вы можете использовать, чтобы изменить свое физическое состояние. В атомах в жидкости имеют больше энергии, чем атомы в твердом теле.
Для каждого вещества существует особая температура, которая называется температурой плавления. Когда твердое вещество достигает температуры точки плавления, оно может стать жидкостью. Для воды температура должна быть чуть больше нуля градусов по Цельсию (0 o C), чтобы вы растаяли.
Если вы были солью, сахаром или камнем, ваша температура плавления выше, чем у воды. Откуда ты знаешь этот факт? Если бы их температуры плавления были ниже, они также были бы жидкостями, когда температура выше нуля градусов Цельсия. Обратный процесс плавления называется замораживанием. Жидкая вода замерзает и становится твердым льдом, когда молекулы теряют энергию.
Твердое вещество в газ и обратно в твердое тело
Вы знаете о плавлении твердых веществ и превращении их в жидкости. Некоторые из вас, возможно, также видели, как твердое вещество стало газом. Этот процесс называется сублимацией. Самым простым примером сублимации может быть сухой лед. Сухой лед представляет собой твердую двуокись углерода (СО 2). Удивительно, когда вы оставляете сухой лед в комнате, он просто превращается в газ. Вы когда-нибудь слышали о жидкой двуокиси углерода? Это можно сделать, но не в обычных ситуациях. Уголь является еще одним примером соединения, которое не будет плавиться при нормальном атмосферном давлении. Сублимируется при очень высоких температурах.
Можете ли вы перейти от газа к твердому веществу? Конечно, отложение происходит, когда газ становится твердым, не проходя через жидкое состояние вещества. Те из вас, кто живет около экватора, возможно, не видели его, но ближе к полюсам мы видим мороз по утрам зимой. Эти маленькие морозные кристаллы на растениях накапливаются, когда водяной пар из воздуха становится твердым на листьях растений.