2. οι φυσικές καταστάσεις - φάσεις

Προσέξτε και αυτά :

http://users.sch.gr/ppoulio/animation%20nea/sterea%20ygra%20aeria.swf

http://www.chm.davidson.edu/vce/PhaseChanges/HeatingCurve.html

Για τις καθαρές ουσίες όσο διαρκεί η τήξη (ή η πήξη) και ο βρασμός (ή η υγροποίηση) η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι χαρακτηριστικές(φυσικές σταθερές) για κάθε καθαρή ουσία.  Αυτό μας βοηθάει να καταλάβουμε αν μια ουσία είναι καθαρή ή αν έχει προσμίξεις (δηλαδή αν είναι μίγμα).

Αυτές οι θερμοκρασίες εξαρτώνται από την εξωτερική πίεση και από την παρουσία διαφόρων ουσιών (προσμίξεις) π.χ. το καθαρό νερό σε μεγάλο υψόμετρο λόγω της χαμηλής εξωτ.πίεσης  ζέει  κάτω από τους 100οC , ενώ μέσα σε μια χύτρα λόγω της υψηλής πίεσης ζέει πάνω από τους 100οC . Επίσης  αν  προσθέσουμε αλάτι στο νερό τότε ο βρασμός αρχίζει σε μεγαλύτερη θερμοκρασία, ενώ  η τήξη(και η πήξη) αρχίζει σε μικρότερη θερμοκρασία. Έτσι τις παγωμένες χειμωνιάτικες ημέρες ρίχνουμε αλάτι στους δρόμους για να αποφύγουμε τη πήξη του νερού δηλαδή το σχηματισμό πάγου .

Η εξαέρωση (δηλαδή η μετατροπή της υγρής φάσης στην αέρια) μπορεί να είναι βίαιη-βρασμός    ή    ήπια-εξάτμιση. Ο βρασμός όπως είπαμε γίνεται σε συγκεκριμένη θερμοκρασία , ενώ η εξάτμιση γίνεται σε κάθε θερμοκρασία . Ο βρασμός γίνεται από όλη τη μάζα του υγρού (βλέπουμε φυσαλίδες σε όλο το υγρό) , ενώ η εξάτμιση γίνεται μόνο από την επιφάνεια του υγρού .

Τα δομικά σωματίδια  μιας ουσίας σε αέρια κατάσταση βρίσκονται μακριά το ένα από τα άλλα και τρέχουν ελεύθερα με μεγάλες ταχύτητες προς τυχαίες κατευθύνσεις – τα αέρια έχουν μεταβλητό σχήμα και μεταβλητό όγκο .

Τα σωματίδια  μιας ουσίας σε υγρή κατάσταση βρίσκονται κοντά το ένα στα άλλα και γλιστρούν σε σχέση με τα γειτονικά τους – τα υγρά έχουν μεταβλητό σχήμα και σταθερό όγκο .

Τα σωματίδια  μιας ουσίας σε στερεή κατάσταση βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους και είναι  σ χ ε δ ό ν ακίνητα – τα στερεά έχουν και σταθερό σχήμα ( με εξαίρεση αυτά που έχουν μορφή κόκκων ) και σταθερό όγκο .

Δείτε το βίντεο φάσεις(κινητικοτητα σωματιδιων)

Κατά τη μετατροπή των φάσεων φυσικά η μάζα διατηρείται σταθερή , ο όγκος όμως μεταβάλλεται .

Γενικά    Vs<  Vl<  Vg .  Για το νερό όμως Vs >  Vl   και για αυτό ο πάγος είναι ελαφρύτερος από το υγρό νερό και επιπλέει .

Όταν συμπιέζουμε ή όταν ψύχουμε ένα αέριο, τότε αυτό υγροποιείται.  Όταν εκτονώνουμε  ή όταν θερμαίνουμε ένα υγρό, τότε αυτό εξαερώνεται .

Ο ξηρός πάγος είναι το στερεό διοξείδιο του άνθρακα. Εξαχνώνεται στους -78,5οC. Είναι ακριβότερος από τον πάγο, βαρύτερος και με διπλάσια ψυκτική ικανότητα. Χρησιμοποιείται  για τη δημιουργία λευκού καπνού (εφέ), σαν  ψυκτικό μέσο, για τη δημιουργία τεχνητής βροχής , για την αποτροπή της χαλαζόπτωσης και για τον καθαρισμό μεγάλων επιφανειών.

Δύο άλλες φυσικές καταστάσεις :

α)  το πλάσμα : Τα αέρια μπορούν να  μεταπέσουν στην κατάσταση του πλάσματος  όπου και αποκτούν τελείως διαφορετικές ιδιότητες π.χ. γίνονται ηλεκτρικά αγώγιμα. Ο Ήλιος, τα αστέρια,                 ο μεσοαστρικός  χώρος, τα νεφελώματα αλλά και  τα αέρια  στους λαμπτήρες φθορισμού (νέον) όταν φωτοβολούν, βρίσκονται σε  κατάσταση πλάσματος. Το εξωτερικό μέρος της ατμόσφαιρας             της Γης (η ιονόσφαιρα) έχει αέρια σε  κατάσταση πλάσματος και σε αυτά οφείλεται το βόρειο σέλας. Η περιοχή  που  διασχίζει η αστραπή είναι πλάσμα. Η περιοχή πίσω από μια ρουκέτα είναι  πλάσμα. Υπάρχουν και οι οθόνες πλάσματος.

β) τα κολλοειδή : ΄Οταν μία ή περισσότερες ουσίες είναι διεσπαρμένες σε πολύ μικρά  σωματίδια (διάμετρος =1-500 nm ) μέσα σε μια στερεή, υγρή ή αέρια ουσία ,τότε βρίσκεται σε  κολλοειδή κατάσταση . Τα διεσπαρμένα σωματίδια μπορεί να είναι είτε πολύ μικρά στερεά σωματίδια είτε μικρά σταγονίδια υγρού είτε μικρές φυσαλίδες αερίου  που δε  διακρίνονται με γυμνό μάτι. Κολλοειδή  είναι το γάλα, το γιαούρτι ,     η  μαγιονέζα, ο καπνός, το ζελέ, ο αφρός, τα  σπρέι, το ασπράδι  του αυγού κ.ά.