Зимой вода на поверхности озер и рек замерзает, переходит в твердое состояние — лед. Подо льдом вода остается жидкой. Здесь мы можем одновременно видеть два различных состояния воды — твердое (лед) и жидкое (вода). Существует и третье состояние воды — газообразное: невидимый водяной пар находится в окружающем нас воздухе.
Жидкую ртуть можно увидеть в резервуаре термометра. Над поверхностью ртути находятся ее пары, они представляют собой газообразное состояние ртути. При температуре -39° С ртуть отвердевает — переходит в твердое состояние.
На примере воды и ртути мы видим, что вещества в природе могут находиться в трех состояниях — твердом, жидком и газообразном.
В условиях, в которых мы живем, большинство веществ нельзя наблюдать одновременно в разных состояниях.
Вещество, находящееся в твердом состоянии, называют твердым телом.
Например, застывшее стекло, лед, твердый кислород — твердые тела.
Твердое тело очень трудно сжать, оно сохраняет свой объем. И для изменения формы твердого тела, например, чтобы согнуть его, сдавить или разорвать, нужно приложить усилие.
Сохранение формы и объема — свойство твердых тел.
Вещество, находящееся в жидком состоянии, называют жидкостью.
Жидкость легко меняет свою форму, она принимает форму того сосуда, в который ее наливают. В обычных условиях только маленькие капельки жидкости имеют свою форму — форму шарика. Например, такие шарообразные капельки воды можно видеть при выпадении росы.
Нужно небольшое усилие, чтобы отделить одну часть жидкости от другой. Опуская руку в воду, мы легко раздвигаем части воды, разбрызгиваем ее.
Легко изменить форму жидкости, но нелегко изменить ее объем. Он не только сохраняется при переливании жидкости из одного сосуда в другой, но очень мало меняется при значительном ее сжатии. Сохранилось описание одного исторического опыта, в котором воду пробовали сжать таким способом: ее налили в свинцовый шар и шар запаяли, чтобы вода не могла выливаться при сжатии. После этого ударили по свинцовому шару тяжелым молотом, чтобы шар сжался и сжал воду. И что же? Вода не сжалась, она просочилась сквозь стенки шара.
Итак, у всех жидкостей есть общие свойства — жидкости легко меняют свою форму и сохраняют неизменным объем. Этими свойствами жидкостей пользуются, когда изготавливают посуду из жидкого стекла.
Вещество, находящееся в газообразном состоянии, называют газом.
Многие газы прозрачны и бесцветны, поэтому мы их не видим. Мы не видим, например, воздух. Но можно обнаружить, что он окружает нас. При быстром движении, находясь в автомобиле, поезде, а так-же когда дует ветер, мы замечаем присутствие воздуха вокруг нас.
Опустим в воду перевернутый вверх дном стакан,— вода не войдет в стакан, потому что он занят воздухом. Если опускать в воду воронку, соединенную резиновым шлангом со стеклянной трубкой, то воздух будет выходить из воронки через трубку. Оба эти опыта показывают, что газы занимают объем. Объем газа довольно легко изменить— в этом существенная разница между жидкостью и газом. Газ может быть сильно сжат. Даже руками можно сжать воздух в мяче так, что объем его заметно уменьшится.
Форму газа тоже легко изменить. Газы принимают форму того помещения или сосуда, в котором находятся: комнаты, баллона, бутыли. Укажем еще одно свойство газов, которое отличает их от твердых тел и жидкостей: газ всегда целиком заполняет сосуд, в который его помещают. Если соединить сверху два баллона, один из которых наполнен газом, а другой — пустой, то часть газа сейчас же перейдет во второй баллон. Если же первый баллон наполнить жидкостью или поместить туда твердое тело, то, конечно, и жидкость, и твердое тело не перейдут во второй баллон.
Итак, газы имеют следующие общие свойства: не оказывают сопротивления изменению формы, сжимаемы в тысячи раз более, чем жидкости, и не имеют собственного объема — заполняют нацело весь предоставленный им объем.
Так как все тела могут переходить из одного состояния в другое, то нельзя говорить, что одни тела бывают только твердыми, другие — жидкостями или газами. Если вас спросят, к каким телам относится, например, олово, не торопитесь отвечать, что оно всегда является твердым телом. Ведь от окружающих условий зависит, в каком состоянии находится вещество: в твердом, жидком или газообразном.