Undersøk hvordan partikler i gasser, væsker og faste stoffer beveger seg. Finn ut hvordan temperatur og krefter mellom partiklene påvirker faseoverganger.
Hvordan virker krefter mellom partikler i gasser, væsker og faste stoffer?
Stoffer kan vanligvis være i tre ulike tilstander:
fast form
væske
gass
(Det finnes også en fjerde aggregattilstand, plasma, men den er du ikke innom i denne aktiviteten.)
I denne aktiviteten skal du undersøke modeller av et stoff ved ulike temperaturer.
Selve atomene (og molekylene) forandrer seg ikke når temperaturen endres. Men kreftene mellom partiklene og hvor mye de beveger seg, blir påvirket av temperaturen.
Hva er en partikkel?
En partikkel er et lite legeme, som en støvpartikkel eller lignende. I fysikken brukes ordet partikkel om atomer, molekyler og elementærpartikler (for eksempel protoner, nøytroner og elektroner). ("partikkel (fysikk)," 2024)
Gasser
Klikk på avspillingsknappen for å se hvordan atomer i en gass beveger seg.
Merk to atomer. Legg merke til hvordan atomene beveger seg i forhold til hverandre.
Oppgaver
Beskriv bevegelsen til partiklene som er i gassform.
Bildet viser et tilsynelatende tomt glass. Hvorfor er det ikke mulig å lagre en fast mengde gass i en åpen beholder som et slikt glass?
Løsningsforslag
Atomer i en gass beveger seg raskt, fritt og tilfeldig. De kolliderer med hverandre og med omgivelsene.
Selv om glasset ser tomt ut, er det faktisk fylt med luft, som er ei blanding av ulike gasser. Grunnen til at vi ikke kan lagre en fast mengde gass i et åpent glass, er at gassmolekyler alltid er i rask og konstant bevegelse. I en åpen beholder har gassmolekylene ingen vegger som holder dem inne. Derfor vil de spre seg og forsvinne ut i omgivelsene.
Væsker
Trykk på avspillingsknappen for å se hvordan atomer og andre partikler beveger seg i en væske.
Merk to atomer. Legg merke til hvordan de to atomene beveger seg i forhold til hverandre.
Oppgaver
Beskriv hvordan atomer beveger seg i en væske. Hvordan beveger to atomer seg i forhold til hverandre?
Bildet viser et glass som er halvfullt med vann. Hvorfor er alt vannet samlet nederst i glasset?
Løsningsforslag
I en væske er atomer eller molekyler i bevegelse, men de beveger seg langsommere enn i en gass. Atomene glir forbi hverandre i en tilfeldig og uordnet bevegelse. De er tettpakket, men ikke fastlåst slik som i et fast stoff.
Atomene/molekylene kolliderer ofte med hverandre, men forblir likevel relativt nær hverandre.
Vannet er samlet nederst i glasset på grunn av tyngdekraften. Tyngdekraften trekker vannmolekylene mot bunnen av glasset, slik at væsken fyller den nederste delen. Vann, som er en væske, har fast volum og kan ikke komprimeres lett. Det kan ikke spre seg som en gass, men det tar form av bunnen av glasset og holdes der av tyngdekraften.
Fast form
Klikk på avspillingsknappen for å se hvordan atomer beveger seg i et stoff som er i fast form.
Merk to atomer. Legg merke til hvordan atomene beveger seg i forhold til hverandre.
Oppgaver
Beskriv hvordan atomer beveger seg i stoffer som er i fast form. Hvordan beveger molekylene seg i forhold til hverandre?
Bildet viser saltkrystaller.
Hvorfor har salt i fast form en bestemt form?
Hvorfor endres ikke formen?
Løsningsforslag
Atomene/molekylene er tett pakket og ordnet i et regelmessig mønster. De har ikke fri bevegelse, men de kan vibrere litt på sine faste plasser. Bindingene mellom atomene/molekylene er sterke, noe som holder dem på plass.
Saltkrystaller
Salt i fast form består av små krystaller med en krystallstruktur. Denne strukturen er et resultat av ionebindinger mellom natriumioner (Na⁺) og kloridioner (Cl⁻). Ionene er ordnet i et regelmessig, tredimensjonalt mønster som gir salt en bestemt form.
Krystallformen er stabil fordi ionene tiltrekker hverandre sterkt i denne bestemte strukturen.
Faseoverganger
Tilstanden et stoff er i, bestemmes av temperatur og tiltrekningskrefter mellom partiklene stoffet er bygd opp av.
Utforsk hvilken rolle temperatur og tiltrekningskrefter mellom partikler (Van der Waals-krefter) har på tilstanden til et stoff.
Oppgaver
Hvordan kan du avgjøre om et stoff er i fast form, væskeform eller i gassform? (Hint: Legg merke til hvordan partiklene beveger seg i forhold til hverandre i ulike tilstander.)
Løsningsforslag
Fast form: Partiklene er ordnet i et mønster og holder seg på plass mens de vibrerer.
Væske: Partiklene beveger seg uordnet, men de forblir samlet og glir rundt hverandre.
Gass: Partiklene beveger seg raskt, tilfeldig og kolliderer med hverandre.
Svar på spørsmålene.
Ingen bevegelse ved det absolutte nullpunkt
Jo mer atomer og molekyler beveger seg, desto større bevegelsesenergi har de. Større bevegelse gir høyere temperatur.
På kelvinskalaen angir det absolutte nullpunkt. Dette tilsvarer . Ved denne temperaturen er atomer og molekyler (teoretisk sett) helt i ro.
