§ 2. Агрегатные состояния вещества

формы одного и того же вещества (твёрдое тело, жидкость, газ, плазма), обладающие принципиально различными физическими свойствами, обусловленными различием в характере расположения, движения и взаимодействия молекул.

• Частицы расположены в строгом порядке, образуя кристаллическую решётку.
• Молекулы совершают лишь малые колебания около постоянных положений равновесия.
• Силы взаимодействия велики. Свойства: сохраняет как собственную форму, так и объём.

• Молекулы расположены вплотную друг к другу (ближний порядок), но строгого дальнего порядка нет.
• Частицы колеблются около временных положений равновесия и время от времени «перескакивают» в соседние свободные узлы.
• Силы взаимодействия достаточно сильные, но уступают твёрдым телам. Свойства: сохраняет объём, но легко меняет форму (принимает форму сосуда), обладает текучестью. Практически несжимаема.

• Расстояния между молекулами во много раз превышают размеры самих молекул.
• Силы взаимного притяжения пренебрежимо малы; частицы движутся свободно и прямолинейно с огромными скоростями, сталкиваясь между собой и со стенками сосуда.
• Свойства: не сохраняет ни формы, ни объёма; занимает весь предоставленный объём, легко сжимается.

Характер взаимодействия молекул существенно зависит от расстояния между ними:

• На расстояниях, равных примерно сумме радиусов взаимодействующих молекул (r ≈ r₀), силы взаимного притяжения и отталкивания полностью уравновешивают друг друга (состояние равновесия).
• При удалении молекул друг от друга (r > r₀) преобладают силы взаимного притяжения, которые стремятся вернуть молекулы обратно. При удалении на расстояния, превышающие несколько диаметров молекул, эти силы быстро убывают и становятся практически равными нулю.
• При сближении молекул (r < r₀), когда начинают перекрываться их внешние электронные оболочки, резко возрастают силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сближению и сжатию вещества.

Движение частиц имеет следующие особенности:

• В газах: молекулы движутся свободно, беспорядочно и с большими скоростями по всему доступному объёму, испытывая частые упругие столкновения друг с другом и со стенками сосуда.
• В жидкостях: молекулы совершают непрерывные колебания около временных положений равновесия и периодически совершают «скачки» на расстояния порядка размеров самих молекул, занимая новые свободные места (что обусловливает текучесть жидкостей).
• В твёрдых телах (кристаллах): частицы не перемещаются свободно по телу, а лишь совершают непрерывные малые колебания около фиксированных положений равновесия — узлов кристаллической решётки.

Свойства веществ объясняются характером расположения и движения их частиц:

• Газы не сохраняют ни объёма, ни формы, поскольку молекулы слабо связаны между собой и беспрепятственно разлетаются во все стороны, заполняя весь предоставленный им объём. Легко сжимаются из-за огромных расстояний между молекулами.
• Жидкости сохраняют объём, но не сохраняют форму (принимают форму сосуда), так как молекулы расположены вплотную и препятствуют изменению объёма (практически несжимаемы), однако благодаря «перескокам» молекул из одних положений в другие жидкость легко течёт под действием силы тяжести.
• Твёрдые тела сохраняют и объём, и форму, так как мощные силы межмолекулярного взаимодействия и строгое кристаллическое строение фиксируют частицы в узлах решётки, препятствуя их свободному перемещению.