Урок 7. Три состояния вещества

Физика, 7 класс · Первоначальные сведения о строении вещества · ~45 минут

🎯 Что ты узнаешь

• В каких трёх состояниях может находиться одно и то же вещество
• Почему лёд твёрдый, вода течёт, а пар разлетается — хотя это всё H₂O
• Чем отличается расположение молекул в твёрдом теле, жидкости и газе
• Почему газ легко сжать, а воду и сталь — почти нет

📖 Разбираемся в теме

Загадка: что может быть твёрдым как камень, текучим как… ну, вода, и невидимым как воздух — причём всё это одно и то же вещество? Ответ ты пьёшь каждый день. Это вода! Лёд, жидкая вода и водяной пар — это три разных состояния одного вещества. Давай разберёмся, почему одно и то же вещество ведёт себя так по-разному.

Три агрегатных состояния

Почти любое вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях:

• твёрдое (лёд, железо, камень),
• жидкое (вода, бензин, расплавленное железо),
• газообразное (водяной пар, воздух, пары бензина).

📌 Запомни: при переходе из одного состояния в другое молекулы остаются теми же самыми! Меняется не сами молекулы, а то, как они расположены и как движутся.

Лёд, вода и пар состоят из одинаковых молекул воды. Просто в льду молекулы «стоят в строю», в воде «перекатываются толпой», а в паре «разлетаются кто куда».

Что определяет состояние: порядок и движение молекул

Главное отличие трёх состояний — в расстоянии между молекулами, порядке их расположения и силе притяжения между ними.

Твёрдое тело. Молекулы расположены в строгом порядке (часто — правильной решёткой), очень близко друг к другу, и сильно притягиваются. Они не могут переходить с места на место — только колеблются возле своих положений, как привязанные. → Поэтому твёрдое тело сохраняет и форму, и объём.

Жидкость. Молекулы тоже близко друг к другу, но порядка уже нет. Они могут перекатываться, меняться местами — будто люди в плотной толпе. → Поэтому жидкость сохраняет объём, но легко меняет форму — принимает форму сосуда.

Газ. Молекулы далеко друг от друга (промежутки во много раз больше самих молекул), почти не притягиваются и носятся во все стороны, сталкиваясь. → Поэтому газ не сохраняет ни форму, ни объём — заполняет весь сосуд целиком.

💡 Интересно: в воздухе расстояние между молекулами примерно в 10 раз больше размера самих молекул. Поэтому газ — это в основном «пустота» с разлетающимися молекулами!

Свойства: форма, объём, сжимаемость

Сведём всё в таблицу — это самый удобный способ запомнить.

📌 Запомни: жидкость и твёрдое тело почти не сжимаются, потому что молекулы и так вплотную — их некуда «дожать». А газ легко сжать: между молекулами много свободного места.

⏱ Прикинь сам: возьми шприц без иглы, набери воздух, зажми отверстие пальцем и надави на поршень — он легко идёт вперёд. Теперь набери воду — поршень почти не двигается. Почувствуй разницу между газом и жидкостью!

🤔 А знаешь ли ты? Есть и четвёртое состояние — плазма. Из неё состоят звёзды и пламя, а ещё она светится в неоновых вывесках. Но в 7 классе мы разбираем три основных.

✍️ Разбор задач

Пример 1. Газ налили (закачали) в баллон. Какую форму и объём он примет?

Решение. Газ не сохраняет ни форму, ни объём: его молекулы разлетаются во все стороны. Он равномерно заполнит весь баллон.

Ответ: газ займёт весь объём баллона и примет его форму.

Пример 2. Воду перелили из стакана в бутылку. Изменился ли её объём? Изменилась ли форма?

Решение. Жидкость сохраняет объём, но не форму. Объём остался тем же, а форма стала формой бутылки.

Ответ: объём не изменился, форма стала как у бутылки.

Пример 3. Почему воздух в велосипедном насосе легко сжимается, а воду в нём сжать почти невозможно?

Решение. В воздухе (газе) между молекулами большие промежутки, поэтому молекулы можно сблизить — газ сжимается. В воде молекулы расположены вплотную, сжимать почти нечего.

Ответ: потому что у газа большие промежутки между молекулами, а у жидкости — нет.

Пример 4. Лёд растаял и превратился в воду. Изменились ли при этом сами молекулы воды?

Решение. При переходе из твёрдого состояния в жидкое молекулы остаются теми же. Меняется только их расположение и характер движения: из строгого порядка они переходят в «толпу».

Ответ: нет, молекулы те же; изменилось их расположение и движение.

💡 Запомни главное

• Вещество может быть в трёх агрегатных состояниях: твёрдое, жидкое, газообразное.
• При смене состояния сами молекулы не меняются — меняются их расположение, расстояние между ними и движение.
• Твёрдое: строгий порядок, молекулы вплотную, колеблются на месте → сохраняет форму и объём.
• Жидкое: беспорядок, молекулы близко, перекатываются → сохраняет объём, но не форму.
• Газ: молекулы далеко, летают свободно → не сохраняет ни форму, ни объём, легко сжимается.

📝 Домашнее задание

1. Назови три агрегатных состояния вещества и приведи по два примера для каждого.
2. Почему жидкость принимает форму сосуда, но не растекается, как газ, по всему объёму?
3. Что меняется, а что остаётся прежним, когда вода превращается в пар?
4. Объясни, почему газ легко сжать, а жидкость — почти нет.
5. В каком состоянии молекулы расположены в строгом порядке? Что это даёт телу?
6. Заполни в тетради таблицу: для твёрдого тела, жидкости и газа отметь, сохраняют ли они форму и объём.
7. Кислород можно закачать в стальной баллон под большим давлением. В каком он там состоянии и почему это вообще возможно?
8. ⭐ Объясни, почему один и тот же объём воздуха можно сжать в несколько раз, а такой же объём воды — практически нельзя. Свяжи ответ с расстоянием между молекулами и силами между ними.