Страница 19 — Глава I. Первоначальные химические понятия. § 3…

Сравним три агрегатных состояния по плану.
а) Расстояние между частицами. В газах оно во много раз больше размеров самих частиц, поэтому частицы почти не взаимодействуют. В жидкостях частицы расположены почти вплотную, расстояния сопоставимы с их размерами. В твёрдых веществах частицы находятся рядом и колеблются около определённых положений (в кристаллах расположены упорядоченно).
б) Текучесть и сжимаемость. Газы текучи и легко сжимаются. Жидкости текучи, но практически не сжимаются. Твёрдые вещества не текучи и практически не сжимаются.
в) Форма и объём. Газ не сохраняет ни формы, ни объёма: занимает весь предоставленный ему сосуд. Жидкость сохраняет объём, но принимает форму сосуда. Твёрдое вещество сохраняет и форму, и объём.

Физические явления (вещество остаётся тем же, меняются только агрегатное состояние, форма или распределение вещества): а) выпаривание соли из раствора (вода переходит в пар, соль остаётся); б) выращивание кристаллов из раствора соли (вещество выделяется из раствора в виде кристаллов); д) растворение сахара в воде (молекулы сахара равномерно распределяются между молекулами воды, сахар можно выделить выпариванием).
Химические явления (образуются новые вещества): в) разложение воды электрическим током (из воды образуются водород и кислород); г) фотосинтез (из углекислого газа и воды на свету образуются органические вещества и кислород); е) изменение цвета чая при добавлении лимона (кислота лимонного сока взаимодействует с красящими веществами чая, образуются новые вещества другого цвета).

Да, возможен. Переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое, называют сублимацией, или возгонкой. Для воды он наблюдается в сильные морозы: снег и лёд постепенно «испаряются», а мокрое бельё на морозе высыхает, хотя сначала превращается в лёд. Так же ведут себя нафталин, иод и «сухой лёд» (твёрдый оксид углерода(IV) CO₂). Обратный переход — из газа сразу в твёрдое вещество — называют десублимацией; так образуется иней и морозные узоры на стекле.

Рассмотрим, какой переход описывает каждое явление: а) плавление льда — твёрдое → жидкое; б) кипение воды — жидкое → газообразное (испарение); в) образование капель воды из пара — газообразное → жидкое; г) конденсация водяного пара — газообразное → жидкое; д) кристаллизация воды — жидкое → твёрдое.
Явления в) и г) описывают один и тот же процесс — конденсацию: капли воды образуются именно при конденсации пара. Значит, лишним является в) (образование капель воды), так как оно повторяет г) и не является отдельным названием явления; остальные пункты — это разные названия разных переходов.
Оговорка: пункты в) и г) равнозначны, поэтому лишним можно считать любой из них; мы выбрали в), потому что г) — научный термин для этого явления.

Примеры переходов:
плавление — таяние льда и снега, плавление металлов при отливке изделий, плавление парафина свечи;
кристаллизация — замерзание воды, затвердевание расплавленного металла в форме, выпадение кристаллов соли из насыщенного раствора;
испарение — высыхание луж и белья, кипение воды в чайнике, испарение спирта и бензина;
конденсация — роса на траве, запотевание холодного стекла, образование облаков и тумана, капли на крышке кастрюли;
сублимация (возгонка) — исчезновение нафталина и «сухого льда», возгонка иода, высыхание белья на морозе;
десублимация — иней на ветках и проводах, морозные узоры на окне.
Значение: переходы лежат в основе круговорота воды в природе (испарение — конденсация — осадки), позволяют получать и обрабатывать металлы и сплавы (плавление и кристаллизация), очищать вещества (перегонка, возгонка, кристаллизация), регулируют климат и температуру (испарение воды охлаждает, конденсация и кристаллизация согревают воздух). Переходы плавление, испарение и сублимация идут с поглощением теплоты, обратные им — с выделением.

При катании лезвия коньков и клюшки царапают лёд, оставляя на нём борозды и выбоины, а также скол и снежную стружку. Поверхность становится неровной и шероховатой, скольжение ухудшается, возрастает риск травм. При заливке тонким слоем тёплой воды вода заполняет неровности, а затем быстро замерзает (кристаллизуется) на холодном льду. Получается гладкая ровная поверхность, по которой коньки хорошо скользят. Эта процедура занимает время, поэтому и делают специальные перерывы.

Вода с мокрой кожи испаряется. Для испарения нужна энергия: самые быстрые частицы воды покидают поверхность и уносят с собой теплоту, поэтому кожа охлаждается. Ветер ускоряет испарение, и прохлада ощущается сильнее.
Тепловые эффекты переходов: плавление, испарение (кипение) и сублимация идут с поглощением теплоты (энергия расходуется на отрыв частиц друг от друга); кристаллизация, конденсация и десублимация идут с выделением теплоты (при сближении частиц энергия высвобождается). Поэтому, например, при замерзании воды и образовании росы воздух немного согревается, а при таянии снега и высыхании луж — охлаждается.

Сухой лёд — это твёрдый углекислый газ, оксид углерода(IV) CO₂. Получают его сжатием и сильным охлаждением газа: сначала CO₂ превращают в жидкость под давлением, затем при резком расширении получают снегообразную массу, которую прессуют в брикеты. При обычном давлении он не плавится, а сразу переходит в газ, то есть возгоняется (сублимирует) при температуре около −78,5 °C. Отсюда название: «лёд», который не оставляет влажного следа. Сухой лёд очень холодный, поэтому брать его голыми руками нельзя — можно получить ожог. Его применяют для хранения и перевозки мороженого и других продуктов, для охлаждения в медицине и при транспортировке образцов, для создания «дыма» на сцене и в кино, для очистки поверхностей от загрязнений струёй гранул. Газ тяжелее воздуха, поэтому в закрытых небольших помещениях сухой лёд опасен: CO₂ вытесняет воздух, и можно задохнуться. Хранить его в плотно закрытых герметичных ёмкостях нельзя из-за опасности взрыва при накоплении газа.

В школьном курсе рассматривают три агрегатных состояния: твёрдое, жидкое и газообразное. Однако в науке выделяют и другие состояния. Четвёртое — плазма: сильно ионизованный газ, состоящий из электронов, ионов и нейтральных частиц; в плазменном состоянии находится большая часть вещества Вселенной (Солнце и звёзды), оно встречается в молниях, полярных сияниях, лампах дневного света и неоновых трубках. Ещё одно состояние — конденсат Бозе — Эйнштейна, получаемый при охлаждении некоторых газов почти до абсолютного нуля. Жидкие кристаллы (экраны, дисплеи) сочетают свойства жидкости и кристалла, а также существуют аморфные тела (стекло, смола), которые по строению близки к очень вязким жидкостям. Поэтому точное число зависит от того, что считать агрегатным состоянием: три основных, а с учётом плазмы — четыре, в более широком смысле — пять и более.
Источники: учебник физики для 7–8 классов (раздел о строении вещества), «Энциклопедия для детей. Химия», «Энциклопедия для детей. Физика», Большая российская энциклопедия (статьи «Агрегатное состояние», «Плазма»), справочник «Химическая энциклопедия».
Оговорка: источники указаны в общем виде, без электронных адресов.

Справочные значения при нормальном давлении (около 101 кПа):
аммиак NH₃ — температура плавления около −77,7 °C, температура кипения около −33,4 °C;
этиловый спирт C₂H₅OH — температура плавления около −114,5 °C, температура кипения около 78,3 °C;
гидроксид натрия NaOH — температура плавления около 323 °C (в разных справочниках 318–323 °C), температура кипения около 1388 °C.
Точность: в справочниках температуры обычно приводят с точностью до десятых долей градуса, для высокоплавких веществ — до целых градусов; на последнюю цифру влияют чистота вещества и давление. Единицы: в школьном курсе — градусы Цельсия (°C), в системе СИ — кельвины (K), T(K) = t(°C) + 273.
Оговорка: значения могут слегка отличаться в разных справочниках.