Medžiagų būsenos (2.3 tema)

Kaip žinome, vanduo lengvai garuoja, tai yra virsta dujomis. Paprastai to nematome, pavyzdžiui, džiovindami skalbinius, nepastebime, kaip vanduo garuoja, bet pajuntame, kad padžiautas drabužis po kurio laiko tampa sausas. Garus pastebime virindami vandenį (2.3.1 pav.). Jų susidaro labai daug.

Virsdamas garais, vanduo įgyja dujinę būseną. Taigi, ledas, skystas vanduo ir garai yra tos pačios medžiagos – vandens – kietóji, skystóji ir dùjinė būsenos.

Medžiagos gali būti kietosios, skystosios arba dujinės būsenos. Pasikeitus sąlygoms, pasikeičia medžiagos būsena.

Jau žinome, kad medžiagos turi tam tikrų savybių. Bet kai kurios medžiagų savybės priklauso nuo to, ar jos yra kietos, ar skystos, ar dujinės. Pavyzdžiui, skystas vanduo ir kietas ledas yra ta pati medžiaga, tačiau jų savybės labai skiriasi.

Kai kalbame apie vandenį, jį įsivaizduojame skystą, bet taip būna tik mums įprastomis sąlygomis. Ledas yra kietoji vandens (skysčio) būsena, o garai – dujinė.

Ledas, skystas vanduo ir vandens garai yra tos pačios medžiagos – vandens – trys agregãtinės būsenos.

Kaip manote, kuo skiriasi šios trys būsenos? Pasirodo, molekulių išsidėstymu: jos labiausiai nutolusios viena nuo kitos, kai medžiaga yra dujinės būsenos (2.3.2 pav.).

Kietosios būsenos medžiagoje molekulės labai susiglaudusios, atstumai tarp jų yra labai maži. Kietųjų medžiagų sandara dažniausiai labai tvarkinga, molekulės tarpusavyje susijusios stipriais ryšiais. Tačiau vanduo – labai reta išimtis iš šios taisyklės. Susidarius ledui, vandens molekulės išsidėsto labai tvarkingai, bet atstumai tarp jų būna didesni negu skystame vandenyje. Štai kodėl sušalęs į ledą vanduo užima daug didesnį tūrį. Pavyzdžiui, kai vanduo užšąla butelyje, šis gali sprogti (2.3.3 pav.).

Kietieji kūnai išlaiko formą. Pavyzdžiui, jei vandenį sušaldysime indeliuose, jis išliks tokios formos, į kokią buvo įpiltas. Taip būna ir su kitomis medžiagomis: iš lydyto metalo galima pagaminti įvairių formų kūnų ir pan.

Kietieji kūnai išlaiko savo formą ir tūrį.

Šildant kūnus, galima pakeisti jų būseną. Namuose atlikite paprastą bandymą: paimkite iš šaldiklio kelis ledo kubelius ir palaikykite rankoje. Po kelių minučių rankoje atsiras vandens. Vanduo yra skystoji medžiagos būsena, kuri išlaiko kūno formą. Taip atsitinka dėl to, kad skysčiuose dalelės pradeda judėti ir juda netvarkingai.

Paprastai atstumai tarp molekulių skystyje yra daug didesni nei kietojoje medžiagoje (išskyrus vandenį).

Patyrinėkime, kaip keičiasi vaško (parafino) forma kintant jo būsenai. Peiliuku paskuskite truputį žvakės ir gautas drožles sukratykite į stiklinį indą. Šį indą įstatykite į karšto vandens vonelę ir laikykite jį, kol vaško (parafino) drožlės išsilydys. Perpilkite lydalą į formelę. Leiskite ataušti. Galite pastebėti, kad sukietėjęs vaškas (parafinas) įgijo formelės formą.

Skystis negali išlaikyti savo formos – užima indo, į kurį yra supiltas, tūrio dalį.

Įpilkite truputį vandens į lėkštutę ir palikite per naktį ar ilgiau. Po kurio laiko vanduo dings – išgaruos. Jeigu išgarintume 15 g (valgomąjį šaukštą) vandens, jo garai užimtų net 12 litrų tūrį! Kitaip tariant, iš vieno šaukšto išgaravęs vanduo galėtų užpildyti visą kibirą! (2.3.4 pav.)

Taip yra todėl, kad atstumai tarp dujų molekulių yra daug didesni negu tarp skysčio molekulių.

Dujos taip pat neišsaugo formos. Jos užima indo, į kurį yra įleistos, tūrį, tačiau, atkimšus indą, pasiskirsto visoje patalpoje.

Kaitinamos kietosios medžiagos virsta skystosiomis, o šios – dujinėmis. Veikiant šilumai, molekulės ima greičiau judėti, susilpnėja jų tarpusavio ryšiai. Šaldomos dujos aušta ir virsta skysčiu, o šis – kietuoju kūnu. Aušinamos kūno dalelės ima lėčiau judėti, o ryšiai tarp jų sustiprėja. Pavyzdžiui, jeigu orą – dujų mišinį – atvėsintume iki labai žemos temperatūros, jis taptų skysčiu. Taip įvyktų dėl to, kad sumažėtų atstumai tarp molekulių. Tą patį pasiektume ir suslėgę dujas, bet tai padaryti galime ne stikliniame inde, o plieniniame balione. Pavyzdžiui, mažinant temperatūrą arba smarkiai didinant slėgį, oras gali tapti skysčiu ar net kietąja medžiaga. Mūsų iškvepiamas anglies dvideginis gali būti paverstas kietąja medžiaga esant −78 °C. Toks šaltis kartais pasiekiamas Antarktidoje arba labai aukštai kosmose.

• Medžiagų būsenos yra kietoji, skystoji ir dujinė.
• Kietieji kūnai išlaiko savo formą ir tūrį.
• Skysčiai užima tūrį, bet negali išlaikyti formos.
• Dujos neturi formos ir užima indo tūrį. Jos yra spūdžios.