Сабақ 2. Заттың агрегаттық күйлері - Оқу материалдары

Жаздың шуақты күнінде саябақта, қолыңызда балмұздақпен серуендеп жүргеніңізді елестетіп көріңіз. Сізге досыңыз келіп, онымен сөйлесе бастадыңыз. Бірнеше минуттан кейін сіздің қолыңыздағы балмұздақ алдымен жұмсақ болады, содан кейін аға бастайды.

Бұған себеп ыстық күн, яғни жоғары температура екені түсінікті.

Бірақ неге температураның жоғарылауымен заттар пішінін сақтай алмайды? Температура бұл процеске қалай әсер етеді?   

Балмұздақтың құрамында су бар екені белгілі. Судың мысалында не болып жатқанын түсінуге тырысайық   

Бәріміз тұман, жаңбырдың, қардың немесе бұршақтың жауу сияқты құбылыстар бізге таныс. Бұл құбылыстардағы айырмашылық судың агрегаттық күйіне байланысты. Сонымен, сыртқы жағдайлар неліктен судың агрегаттық күйіне әсер етеді?

Алдымен  судың құрамын түсініп алайық. Бұл үшін стақандағы суды қарастырайық. Оттегі атомынан және екі сутегі атомынан тұратын су молекулалары бір-біріне жақын орналасқан. 

Молекулалар арасындағы қашықтық молекуланың мөлшеріне тең. Әр молекула белгілі бір энергияға ие, бұл олардың бір-біріне жақын орналасуына мүмкіндік береді. Бір-бірімен үнемі соқтығысып, олар қысқа қашықтыққа қозғалады. Молекулалардың тебу күші мен өзара тартылыс күші тең болғандықтан, бұл жағдайда молекулалар тұтас жүйе болады. Сыртқы күштер ішіндегі молекулалардың қозғалысына әсер етпегендіктен, сұйықтық ағу қасиетіне ие болады. Сонымен қатар қысым арттырғанда кезде тебу күші едәуір артқандықтан, сұйықтықтар іс жүзінде сығылмайды. 

Ал енді жылуды берген кезде, яғни бір стақан суды жылытқанда, әр бөлшек/молекула қосымша энергияға ие болады. Алынған энергия оларға бір-бірінен алыс қашықтыққа кетуге мүмкіндік береді. Алынған энергия әр молекуланың жүйеден шығуына мүмкіндік беретін сәт келеді. Бұл кезде су буға айналады, яғни газ тәрізді күйге өтеді. Газ түрінде молекулалар еркін, кездейсоқ қозғалады. Бір-біріне соққан кезде молекулалар бағытын өзгертеді. Молекулалар арасындағы қашықтық олардың мөлшерінен бірнеше есе асқандықтан, өзара тартылыс күштері кемиді. Сондықтан олар кез-келген қашықтыққа жылжып, кеңістікте еркін қозғала алады. Газдар кез-келген көлемде болып, сығылып, кеңейе алады. Бұл әсер ету кезінде молекулалар арасындағы қашықтық өзгере алатынына байланысты. 

Енді стақандағы су салқындаған кезде не болатынын қарастырайық. Температура төмендеген сайын бөлшектердің энергиясы төмендейді. Бұл жағдайда бөлшектер қатып қалады және энергияны үнемдеу үшін олар «бірігеді». Бөлшектер арасындағы қашықтық бөлшектердің мөлшеріне тең болады. олардың қозғалысы белгілі бір тепе-теңдік жағдайына жақын тербеліспен шектеледі. Бұл жағдайда сығылу кезінде молекулалар арасында тебу күштері пайда болады, осы себепті олар сығымдалмай, өз пішінін сақтайды. 

Осы агрегаттық күйлер арасындағы маңызды айырмашылықты түсіну үшін әр түрлі адамдар тобын елестетіп көрейік. Газды ойын барысындағы футбол командасы ретінде елестетуге болады. Ойыншылар әрдайым әр түрлі бағытта кездейсоқ қозғалады. Белгілі бір уақытта кез-келген ойыншының орналасқан жерін болжау мүмкін емес. Сонымен қатар, олар бүкіл ойын алаңында бола алады немесе белгілі бір жерге жинала алады. Сұйықтыққа келетін болсақ, оны сабақта отырған оқушылармен салыстыруға болады. Әрқайсысының белгілі бір орны болады, олар бұрыла, қозғала алады, алайда оны тек өз орындарында жасай алады. Бұл жағдайда оқушылар арасындағы қашықтық аздап қысқаруы немесе ұлғаюы мүмкін. Қатты бөлшектердің орналасуы салтанатты шеруді көрсету кезіндегі әскери жасаққа ұқсас. Сарбаздардың арасында олар бұзбауы тиіс қатаң белгіленген қашықтық бар.