Сергей Золотарёв
декабрь 2017.
160

Почему есть всего 3 агрегатных состояния, а не бесконечное их количество за счёт постепенной градации от газообразного состояния к твёрдому?

Ответить
Ответить
Комментировать
12
Подписаться
2
1 ответ
Поделиться

Непрерывный переход от газа к твёрдому телу запрещает симметрия. Газ изотропен - его свойства одинаковы в любых направлениях. Кристалл анизотропен - его свойства существенно зависят от выбранного направления. Быть "чуть-чуть анизотропным" невозможно, изотропность либо есть, либо её нет. Поэтому переход из твёрдого тела в жидкость (плавление) или газ (сублимация) всегда происходит скачком.

В то же время жидкость и газ по симметрии одинаковы, и постепенный переход от газа к жидкости действительно возможен. Существует так называемая критическая точка - то значение температуры и давления, выше которого никакой качественной разницы между жидкостью и газом не остаётся. Поэтому любой газ можно перевести в жидкость непрерывным образом: повысить температуру и давление до сверхкритических, оставаясь в области газа, потом понизить температуру ниже критической и наконец уменьшить давление до исходного.

Александр Миссюльотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
14
0

В смысле "зависят от выбранного направления"?

0
Ответить

В самом прямом. Проводимость графита в плоскости ab почти в 150 раз выше, чем вдоль оси с. Кварц растёт только шестиугольными в сечении кристаллами, а пирит - только квадратными. Существует ровно одно направление распространения света в кальците, при котором он не испытывает двойного лучепреломления. И так далее, и так далее...

0
Ответить

Как из этого вытекает агрегатная скачкообразность?

0
Ответить
Ещё 8 комментариев

Почему расстояние между молекулами с притоком энергии не становится постепенно всё больше и больше, а стоит-стоит - чик! - увеличилось на одну ступень, потом ещё раз - чик! - и опять увеличилось на ступень?

0
Ответить

Ну во-первых, расстояние становится постепенно всё больше и больше без всяких фазовых переходов. Тепловое расширение, все дела. Во-вторых, не всякое плавление приводит к уменьшению плотности, самый известный пример - вода. В третьих, математика нам говорит, что случайная упаковка будет более рыхлой, чем закономерная, даже если попарные расстояния останутся теми же самыми. Для металлов типа меди с плотнейшей упаковкой атомов полная потеря порядка только за счёт геометрических соображений должна приводить к падению плотности где-то на 14%.

А скачкообразность вытекает именно из того факта, что твердое тело и жидкость - принципиально разные вещи. Если у нас есть одно свойство, которое работает по принципу да-нет, то все остальные тоже должны при переходе от да к нет поменяться скачком.

0
Ответить

Что значит "принципиально разные вещи"? Разве не одним лишь расстоянием между молекулами отличаются разные агрегатные состояния (по крайней мере, в общем случае)?

0
Ответить

Конечно нет. Жидкость от твёрдого тела отличается в первую очередь отсутствием дальнего порядка, при этом расстояния между ближайшими соседями остаются практически постоянными. Газ от жидкости отличается принципиальной способностью расширяться при наличии доступного пространства, при этом опять же при приближении к критической точке разницу в межмолекулярных расстояниях между жидкостью и газом можно сделать сколь угодно малой.

0
Ответить

Что значит "отсутствием дальнего порядка"?

0
Ответить

Дальний порядок:

Ближний порядок:

0
Ответить

И как это формулируется?

0
Ответить

На самом деле, я не встречал достаточно хороших формулировок. Обычно говорят что-нибудь типа того, что дальний порядок - это когда упорядоченность сохраняется на любых расстояниях, а ближний - это когда она существует только на расстояниях порядка межатомных. IUCr недавно вообще переопределила кристаллы через наличие у них дифракционной картины с чётко выраженными максимумами.

+1
Ответить
Прокомментировать
Ответить