1.2. Газообразное состояние

Газ (французское gaz, происшедшее от греческого chaos — хаос) — это агрегатное состояние вещества, в котором силы взаимодействия его частиц, заполняющих весь предоставленный им объем, пренебрежимо малы.

Свойства газов:

• Образующие его частицы хаотически движутся и при этом большую часть времени находятся на больших (по сравнению с их собственными размерами) расстояниях друг от друга. Поэтому между ними силы, обуславливающие тепловое движение частиц, гораздо больше сил притяжения. Следовательно, газы обладают большой чувствительностью к температуре и давлению и при низкой температуре и высоком давлении происходит переход газообразного состояния в жидкое.

• Сжимаемость и способность расширяться. Газы не имеют собственной формы и расширяются до тех пор, пока не заполнят весь сосуд, принимая его форму.

• По той же причине газы не имеют собственного объема, объем газа определяется объемом сосуда, в котором он находится. Газ оказывает на стенки сосуда постоянное давление, одинаковое во всех направлениях.

• Способны смешиваться друг с другом в любых соотношениях.

• Газообразные вещества обычно химически более активны, чем жидкие и твердые.

1.3. Жидкости

Жидкость - это агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкостям присущи некоторые черты твердого вещества (сохраняет свой объем, образует поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв) и газа (принимает форму сосуда, в котором находится).

В жидкостях силы притяжения между частицами соизмеримы с силами обусловливающие тепловое колебание молекул. Температура и давление значительно влияют на жидкое состояние вещества, но здесь уже можно говорить о ближнем порядке расположения частиц (он носит локальный, местный порядок, то есть порядок не распространяется на весь объём вещества). Ближний порядок – это строгое расположение близко лежащих частиц по отношению к одной частице. Однако все жидкости подвержены флуктуации, то есть перераспределению частиц в зависимости от условий.

Тепловое движение молекул (атомов) жидкости представляет собой сочетание малых колебаний около положений равновесия и частых перескоков из одного положения равновесия в другое. Одновременно происходят медленные перемещения молекул и их колебания внутри малых объемов, частые перескоки молекул нарушают дальний порядок в расположении частиц и обусловливают текучесть жидкостей, а малые колебания около положений равновесия обусловливают существование в жидкостях ближнего порядка.

Для жидкости характерна изотропность, то есть одинаковостью физических свойств по различным направлениям. Между частицами жидкости существуют равномерно распределенные по объему и перемещающиеся пустоты с размерами, сопоставимыми с размерами частиц.

Жидкости присущ определенный объем. Она стремиться принять такую форму, которая способствовала бы минимальной площади ее поверхности, так как для увеличения поверхности жидкости требуется дополнительная энергия, которая определяется поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение возникает из-за неуравновешенности межмолекулярных сил, действующих у поверхности жидкости. Оно минимально, когда жидкость принимает сферическую форму.

Кластерной структурой объясняются и другие аномалии воды - высокие значения теплоты испарения, поверхностного натяжения и удельной теплоемкости а также влияние на свойства воды растворенных в ней веществ.