Kinetyczny model budowy materii w zależności od stanu skupienia ciała:

  • Ciało stałe - atomy i cząsteczki tworzące ciała stałe, mocno się przyciągają, są "ciasno" ułożone jedna obok drugiej i prawie nie wykonują ruchu. Tzn. nie zmieniają swoich pozycji względem innych atomów, a wykonują jedynie delikatne drgania wokół punktów równowagi. Atomy ciał stałych są ułożone bardzo regularnie, najczęściej zgodnie z geometrycznymi regułami symetrii - mówimy, że tworzą sieć krystaliczną. W typowych kryształach sieć atomów jest periodyczna, tzn. składa się z jednakowych fragmentów powtarzających się we wszystkie strony (w obrębie kształtu ciała). Kryształy, w których widoczna jest symetria sieci krystalicznej, ale brakuje jej periodyczności nazywamy kwasi kryształami.
  • Ciała amorficzne (bezpostaciowe) - to ciała, które tak jakby "nie mogąc się zdecydować" czy wejść w stan stały czy ciekły pozostały "pośrodku" jako bezpostaciowe. Przykładami takich ciał są np. szkło, żywica, opale, bursztyny, steryna. Nazywamy je również " stałymi, wychłodzonymi cieczami", które są na tyle lepkie, że nie płyną. W swojej budowie charakteryzują się brakiem uporządkowania atomów i cząsteczek, Tak jakby "ktoś zaczął w nich robić porządek, aby się nadawały na ciała stale, ale nie skończył zamierzonej pracy".
  • Ciecze - w tym stanie ciało ma stałą objętość, ale bardzo łatwo zmienia kształt. Ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, ale w odróżnieniu od gazów, nie rozprzestrzenia się na całe to naczynie ( oczywiście, gdy objętość naczynia jest większa od objętości cieczy). Cząsteczki cieczy ułożone są chaotycznie, słabo na siebie oddziałują i mogą przemieszczać się swobodnie, ale tylko w objętości zajmowanej przez ciecz. Oddziaływania cząsteczek cieczy znoszą się w obszarze jej objętości, ale nie na styku np. z gazem - co objawia się tzw. napięciem powierzchniowym. Powierzchnię styku cieczy z gazem lub próżnią, nazywamy powierzchnią swobodną cieczy. Substancja ciekła przestaje być cieczą poniżej temperatury krzepnięcia - zależnej od rodzaju materii, oraz powyżej temperatury wrzenia. Ciecz, która zaczyn dopiero krzepnąć, to ciecz przechłodzona, a ta która wchodzi dopiero w proces wrzenia, to ciecz przegrzana.
  • gazy - ciało w tym stanie nie ma stałego kształtu ani objętości, momentalnie rozprzestrzenia się w całej dostępnej mu przestrzeni. Wynika to z własności cząsteczek gazu, które prawie w ogóle na siebie nie oddziałują i dzięki temu poruszają się zupełnie swobodnie, oddalając się od siebie na dowolne odległości ze znacznymi prędkościami. Cząsteczki gazu, nawet gdy "opanują" już przydzieloną im przestrzeń, nadal intensywnie się przemieszczają i zderzają ze ściankami ograniczającymi ich dalsze powiększanie swojej objętości. Takie naciskanie na ścianki nazywamy ciśnieniem, dla konkretnego naczynia i konkretnego gazu ma ono stałą wartość. Prędkość poruszania się cząsteczek w gazie zależy od jego temperatury oraz masy molowej gazu. Im niższa temperatura, tym mniejsza temperatura cząsteczek i większa tendencja do skroplenia lub resublimacji.

Temperatura krytyczna - powyżej tej temperatury dana substancja istnieje tylko w stanie gazowym. Nie możliwe jest skroplenie gazu, nawet jeśli podniesiemy ciśnienie. Temperatura krytyczna jest cechą charakterystyczną danej substancji. Dla pary wodnej wynosi ona 374,20C.

Punkt potrójny - to bardzo interesujący stan, w którym równocześnie mogą istnieć trzy stany skupienia danej substancji, na dodatek w równowadze termodynamicznej. Jest to wielkość charakterystyczna dla danej substancji, uzależniona od temperatury i ciśnienia. Punkt potrójny dla: wody w stanie ciekłym, lodu i pary wodnej ma parametry: temperatura 0,01°C i ciśnienie 611,73 Pa.

Nazwy procesów przemiany materii z jednego stanu skupienia w drugi:

Stan wyjściowy

Stan końcowy

Nazwa procesu

Sprzyjające warunki

ciało stałe

ciecz

topnienie

Głównie wzrost temperatury

ciało stałe

gaz

sublimacja

Temperatura niższa od temperatury topnienia (przy dowolnym ciśnieniu), lub ciśnienie i temperatura poniżej punktu potrójnego.

ciecz

ciało stałe

krzepnięcie, (krystalizacja)

Obniżenie temperatury przynajmniej do wartości tzw. temperatury krzepnięcia. Nieznaczna zależność od ciśnienia.

ciecz

gaz

parowanie

Obniżone ciśnienie zewnętrzne, wzrost temperatury

gaz

ciecz

skraplanie, kondensacja

Odpowiednie zwiększanie ciśnienia i temperatura powyżej temp. krytycznej - tzw. punkt rosy.

gaz

ciało stałe

resublimacja

Zwiększanie ciśnienia, obniżanie temperatury znacznie poniżej temperatury krytycznej.

Masa:

Masa, to wielkość fizyczna, będąca miarą bezwładności ciała i ilości substancji.

Bezwładność ciała zależy od tego jak trudno jest zmienić jego ruch. Masa jest miarą tej bezwładności. Oznacza to, że "masywnemu" ciału ciężko jest nadać prędkość, a kiedy jest ono już w ruchu, to trudno jest je zatrzymać. Im masa ciała mniejsza, tym kłopot z bezwładnością również mniejszy.

A co to znaczy, że masa jest miarą ilości substancji? To znaczy, że wskazuje nam ile jest w danym ciele atomów lub cząsteczek. Masa ciała wzrasta, gdy dołożymy do niego cząsteczek, a tym samym zwiększymy jego rozmiary lub gęstość. Albo, gdy wymienimy cząsteczki na cięższe. (Samo powiększenie rozmiarów danego ciała) np. przez rozciągniecie nie spowoduje wzrostu jego masy).

Jednostką masy jest kilogram - 1kg (jednostka układu SI). Ciało, którego masę w warunkach laboratoryjnych wyznaczono na dokładnie 1kg, nazywamy wzorcem masy. Znajduje się ono w Serves pod Paryżem. Inne ciała ważymy (sprawdzamy ich masę) przy pomocy np. wagi szalkowej, która umożliwia nam porównanie masy danego ciała z wzorcem - ciężarki, odważniki o różnej wadze np. 1kg, 100g, itp..

Masa jest przyczyną powstania tzw. ciężkości, związanej bezpośrednio ze zjawiskiem grawitacji. Im większa masa ciała, tym trudniej je podnieść, bo jest mocniej przyciągane przez Ziemię.

Konsekwencją tego zjawiska, jest to, ze wyróżniamy jeszcze jedną wielkość fizyczną, której znaczenie często jest mylone z pojęciem masy. Jest to ciężar ciałasiła z jaką Ziemia przyciąga dane ciało na swojej powierzchni. Ciężar ciała o masie m oznaczamy literą "Q" i liczymy ze wzoru: Q = m ∙ g, gdzie g - przyciąganie ziemskie

g≈10 m/s2.

Przykład 1. Jaki ciężar ma pudełko o masie m=5kg?

Dane: m=5kg, g≈10 m/s2

Szukane: Q = ?

rozwiązanie:

Q=m ∙ g = 5 kg ∙ 10 m/s2 = 50 kg ∙ m/ss = 50 N.

Pamiętamy, że 1N = 1kg ∙ 1m/s2.

Odpowiedź: Ciężar danego pudełka wynosi 50N.

Przykład 2.

Słonica ma ciężar 5 000 N. Jaka jest jej masa?

Dane: Q = 5 000 N = 5kN, g≈10 m/s2

Szukane: m=?

Rozwiązanie:

Q= m ∙ g, po przekształceniu tego wzoru otrzymujemy: m = Q/g

Czyli dla danej słonicy:

m = 5 000 N / 10m/s2

m= 500 kg ∙ m/s2 ∙ s2 ∙ m

m= 500 kg.

Odpowiedź: Masa danej słonicy wynosi 500 kg = ½ t.

Ciała o tym samym ciężarze na powierzchni Ziemi, są to ciała przyciągane przez Ziemię z taką samą siłą. A więc: Q1=m1∙ g = m2∙ g= Q2. Wynika stąd, że ciała te mają również jednakową masę. Jeśli ciało znajduje się na poziomej powierzchni, to ciężar ciała jest równy sile nacisku tego ciała na podłoże. Ale równość ta nie zachodzi np. na równi pochyłej.

Czy istnieją obiekty, które nie mają masy? Odpowiedź brzmi tak. Przykładem są cząstki nazywane fotonami - nie mają one masy, ale tylko wtedy gdy się nie poruszają. Słynny fizyk Albert Einstein, zrewolucjonizował pojęcie masy, interpretując ją jako jedną z form energii. Mówi o tym tzw. teoria względności.