WŁAŚCIWOŚCI MATERII – PRZED EGZAMINEM GIMNAZJALNYM

WŁAŚCIWOŚCI MATERII – PRZED EGZAMINEM GIMNAZJALNYM
STAN SKUPIENIA SUBSTANCJI
Wszystkie substancje mogą występować w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym. Stan
skupienia, w jakim ciało występuje, zależy od rodzaju substancji, temperatury i ciśnienia. Procesy fizyczne,
w wyniku których zmienia się stan skupienia, to: topnienie, krzepnięcie, parowanie (oraz wrzenie), skraplanie,
sublimacja, resublimacja.
WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJ
Ciała stałe
Posiadają własny kształt, nie można zmienić ich objętości w danej temperaturze.
Ciała stałe mogą być:
 sprężyste (po ustaniu siły odkształcającej ciało wraca do poprzedniego kształtu),
 kruche (pod wpływem niewielkich sił ciało rozpada się na kilka fragmentów)
 plastyczne (pod działaniem nawet niewielkich sił odkształcają się trwale)
Ciecze
Przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują, są nieściśliwe, posiadają napięcie powierzchniowe.
Gazy
Są ściśliwe i rozprężliwe, wypełniają zawsze całą dostępną objętość, w którym się znajdują.
Zależność temperatury od czasu, w którym ciepło jest ciału dostarczane.
Temperatura topnienia i krzepnięcia tego samego ciała jest jednakowa. Energia oddana przez dane ciało do
otoczenia podczas krzepnięcia jest równa energii pobranej przez to ciało podczas topnienia. Wykres poniżej
przedstawia zależność temperatury od czasu, w którym ciepło jest dostarczane ciału i przez nie oddawane przy
jednakowej szybkości wymiany ciepła.
Tt – temperatura topnienia
Tk – temperatura krzepnięcia
Wiele substancji pozostających w stałym stanie skupienia przy zmianie temperatury i ciśnienia zmienia
swoją strukturę wewnętrzną, co nazywa się przejściem fazowym. Zmiana fazy pociąga za sobą zmianę pewnych
własności fizycznych, np. zmianę gęstości, twardości substancji – przykładowo węgiel, grafit i diament to różne
fazy węgla w stanie stałym.
RUCHY BROWNA
Są to chaotyczne ruchy cząstek zawiesiny w płynie (cieczy lub gazie), wywołane zderzeniami zawiesiny
z cząsteczkami płynu. Przykłady ruchów Browna:
 cząsteczki tłuszczu na mleku,
 pyłek kwiatowy na wodzie,
 mgła,
 rozpylane w powietrzu perfumy,
 krople tuszu na wodzie.
KINETYCZNO-MOLEKULARNY MODEL BUDOWY MATERII
Założenia teorii:
 w ciałach stałych cząsteczki wykonują złożony ruch drgający wokół położenia równowagi,
 cząsteczki cieczy i gazów są w ciągłym ruchu i poruszają się po linii łamanej od zderzenia do zderzenia,
 w cieczach cząsteczki są ciasno ułożone i ich szybkość jest mała, a odcinki drogi od zderzenia do zderzenia
są bardzo krótkie,
 w gazach cząsteczki są rozmieszczone luźno i przemieszczają się z dużą szybkością po liniach prostych od
zderzenia do zderzenia, a odcinki drogi między zderzeniami są dużo dłuższe niż w cieczach,
 cząsteczki materii są bardzo małe i niewidoczne gołym okiem, nie można ich też zobaczyć za pomocą
najlepszych mikroskopów optycznych.
ROZSZERZALNOŚĆ TEMPERATUROWA
Ciała stałe, ciecze i gazy na skutek zmian temperatury zmieniają swoją objętość. Większość ciał pod
wpływem ogrzewania zwiększa swoją objętość. Zmiana objętości jest różna dla różnych substancji. Rozszerzalność
temperaturową ciała tłumaczymy wzrostem amplitudy drgań cząsteczek względem swych położeń. Wzrost ten
powoduje zwiększenie się wzajemnych odległości między cząsteczkami.
Zastosowania rozszerzalności temperaturowej:
 w termostatach – stosuje się bimetale, czyli dwa zespolone paski metalowe różniące się rozszerzalnością,
 zapobieganie pękaniu szyn, mostów lub przewodów przez zastosowanie przerw dylatacyjnych,
 w termometrach cieczowych.
ODDZIAŁYWANIA MIĘDZYCZĄSTECZKOWE
Dyfuzja – zjawisko polegające na samorzutnym mieszaniu się cząsteczek różnych substancji.
Siły międzycząsteczkowe
Ciała stałe posiadają określony kształt i objętość, a ciecze objętość dzięki działającym w nich
siłom międzycząsteczkowym. Siły te dzielimy na:
 siły spójności (kohezja) – siły działające między cząsteczkami tego samego ciała,
 siły przylegania (adhezja) – siły działające między cząsteczkami dwóch różnych ciał.
Menisk – zakrzywienie powierzchni cieczy w najbliższym otoczeniu ścianek
naczynia. Rozróżniamy menisk wklęsły (A) oraz menisk wypukły (B)
SKALE TEMPERATUROWE
W Układzie SI podstawową jednostką temperatury jest kelwin (1K). W skali Kelvina najważniejszym punktem
odniesienia jest punkt zera bezwzględnego (najniższa możliwa temperatura, w której zamiera wszelki ruch
cząsteczek). Odpowiada ona –273,15 OC. Powszechnie stosowaną skalą temperatury w Europie jest skala Celsjusza,
w której 0 OC to temperatura topnienia lodu, a 100 OC to temperatura wrzenia wody pod normalnym ciśnieniem
atmosferycznym.
MASA I GĘSTOŚĆ
Masa
Masa jest miarą bezwładności ciała. Oznacza to, że ciało o dużej masie trudniej rozpędzić lub zatrzymać. Jednostką
masy w układzie SI jest 1 kg. Jednostkami pochodnymi są:
1 mg =
0,000001 kg = 10-6 kg
1g
=
0,001 kg
= 10-3 kg
1 dag =
0,01 kg
= 10-2 kg
1t
=
1000 kg
= 103 kg
Masa jest wielkością skalarną. Wartość masy 1 kg cukru będzie taka sama na Ziemi i na Księżycu.
Gęstość
Masę 1 m3 substancji nazywamy gęstością. Gęstość ρ (ro) obliczamy z ilorazu masy m ciała przez jego objętość V:
ρ=
m
kg
, [ ρ]=1 3
v
m
(masa różnych substancji przy tej samej objętości)
Gęstość substancji rozumiemy jako stopień koncentracji materii. Różne substancje o tej samej objętości mają
różne masy. Masa całego ciała jest sumą mas wszystkich cząsteczek, z których jest zbudowane.
Cząsteczki różnych ciał mają różne masy i posiadają różne rozmiary. Najciaśniej są upakowane cząsteczki w ciele
stałym, a w gazie odległości między cząsteczkami są dziesięciokrotnie większe niż w cieczy i ciele stałym. Zatem w
jednym metrze sześciennym ciała stałego jest więcej cząstek niż w takiej samej objętości cieczy, a wielokrotnie
mniej cząsteczek gazu.