Строение вещества. Состояние вещества

Это опорный конспект уроков по физике в 7 классе по темам «Строение вещества. Движение частиц вещества. Броуновское движение, диффузия. Притяжение и отталкивание. Состояние вещества.» Обновлен 28.07.2026 г. Проверяемые элементы содержания (ПЭС):
👉 ФОП ООО 2.1. Строение вещества: атомы и молекулы, их размеры. Опыты, доказывающие дискретное строение вещества. 2.2. Движение частиц вещества. Связь скорости движения частиц с температурой. Броуновское движение, диффузия. 2.3. Взаимодействие частиц вещества: притяжение и отталкивание. 2.4. Агрегатные состояния вещества: строение газов, жидкостей и твердых (кристаллических) тел. Взаимосвязь между свойствами веществ в разных агрегатных состояниях и их атомно-молекулярным строением. 2.5. Особенности агрегатных состояний воды
👉 ОГЭ: 2.1. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модели твёрдого, жидкого и газообразного состояний вещества. Кристаллические и аморфные тела. 2.2. Движение частиц вещества. Связь скорости движения частиц с температурой. Броуновское движение, диффузия.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ тем.

Конспекты по параграфам учебника физики 7 класса с 2023 года базового уровня смотрите по ссылке: 7класс.рф/konspekty-po-fizike/

Конспекты по параграфам учебника физики 7 класса с 2024 года углубленного уровня смотрите по ссылке: 7класс.рф/fizika-inzhenery-budushhego-uchebnik/ 

Вещество, материя, тело, время

Всё, из чего состоят физические тела, называют веществом. Примерами веществ являются железо, стекло, пластилин, резина, воздух и вода. В течение жизни человек сталкивается с огромным количеством различных веществ.

Материя — это всё, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания. Это более широкое понятие, чем вещество (которое является лишь одним из видов материи). Материальны не только предметы и живые организмы, но и свет, радиоволны и различные виды излучений.

В физике для описания масштабов явлений используют три понятия:

1. Микромир — мир мельчайших, не видимых глазом объектов: молекул, атомов, электронов, протонов.
2. Макромир — мир объектов, соизмеримых с человеком: от миллиметров до километров.
3. Мегамир — мир космических масштабов: планеты, звёзды, галактики.

В физике любой окружающий нас предмет (карандаш, капля воды, планета) называют физическим телом (или просто телом). Каждое тело имеет форму, объём и набор свойств: цвет, прозрачность, масса, электрический заряд. Например, камень, мяч и яблоко, подброшенные вверх, обязательно упадут на землю. Термин «физическое тело» помогает обобщить эти явления в единый закон: любое подброшенное вверх тело упадёт на землю.

Для описания размеров тел используются длина, ширина и высота — их называют тремя измерениями, а наше пространство — трёхмерным. Однако тела могут менять своё положение, форму и размеры во времени. Именно поэтому некоторые ученые время называют четвёртым измерением.

В пространстве мы можем двигаться в любых направлениях (вперёд-назад, вверх-вниз, вправо-влево). Время же течёт только в одном направлении: из прошлого в будущее. Вернуться в прошлое можно лишь в воспоминаниях.

Строение вещества

Строение вещества — это то, из каких мельчайших частиц оно состоит, как эти частицы устроены, как они взаимодействуют друг с другом и как это определяет свойства самого вещества

Мельчайшей частицей вещества, которая определяет все свойства данного вещества, является молекула. Молекула состоит из атомов. Число атомов и их распределение в молекуле является различным. В природе существует немногим более сотни атомов различного вида. Элементы обобщены и расположены в периодической таблице химических элементов, им даны наименования, например, водород, азот, углерод.

Современная наука доказала, что атомы делимы: они состоят из ядра и электронов. Ядро, в свою очередь, включает протоны и нейтроны, которые тоже имеют сложную структуру (кварки и глюоны). Атомы и молекулы невероятно малы — их нельзя увидеть глазом. Именно от того, какие атомы и в каком количестве входят в состав молекулы, зависят все свойства окружающих нас веществ.

• Почему мы не видим атомы? Если представить, что яблоко увеличили до размеров Земли, то атомы внутри него будут размером с вишню. Человек на 99,9% состоит из пустоты — если убрать всё пустое пространство между атомами, то всё человечество поместилось бы в кубик сахара.

Тепловое движение частиц. 

Опыты показывают, что молекулы и атомы находятся в постоянном движении, которое не может быть обнаружено каким-либо прямым наблюдением. Однако убедиться, что молекулы движутся, можно косвенным образом, т. е. увидеть не само движение молекул, а результат этого движения.

Движение частиц вещества называют тепловым движением. Почему такое название? Тепловым его назвали потому, что интенсивность этого движения напрямую связана с температурой тела: чем выше температура, тем интенсивнее тепловое движение. При нагревании частицы движутся быстрее и сталкиваются чаще, а при охлаждении их движение замедляется. Существование теплового движения подтверждается такими явлениями, как диффузия и броуновское движение. Теоретически тепловое движение должно прекратиться при достижении абсолютного нуля по шкале Кельвина (примерно –273,15 °C). На практике достичь такой температуры невозможно.

Броуновское движение. Диффузия

👉 Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических видимых, плавающих в жидкости или газе частиц твёрдого вещества, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа.

👉 Взаимное проникновение частиц одного вещества в другое, обусловленное движением молекул, называют диффузией (от латинского «диффузио» — распространение, растекание). Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Это происходит потому, что с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Диффузия играет огромную роль в нашей жизни. Кислород и другие питательные вещества попадают в клетки живого организма в том числе благодаря процессам диффузии. Например, существует так называемое кожное дыхание, при котором человеческий организм получает от 2 до 5 % необходимого ему кислорода.

Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Молекулы вещества притягиваются друг к другу и отталкиваются друг от друга одновременно. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.

Силы притяжения между двумя отдельными молекулами крайне слабы. Однако, поскольку в любом теле огромное количество молекул, суммарное притяжение становится ощутимым и определяет прочность вещества. Именно поэтому одни тела прочнее других: чтобы разорвать металлическую проволоку, нужно приложить значительно большее усилие, чем чтобы сломать карандаш.

Из физики старших классов: И силы притяжения, и силы отталкивания имеют электростатическую природу.

• Притяжение возникает благодаря слабым взаимодействиям между электрическими зарядами, в том числе за счёт кратковременных диполей (ориентационных и индукционных эффектов).
• Отталкивание появляется из-за перекрытия электронных облаков и взаимодействия одноимённых зарядов.

Несмотря на наличие сил притяжения, молекулы в теле не слипаются в один ком из-за одновременного действия сил отталкивания. Именно они не дают им сблизиться на расстояние, при котором притяжение стало бы доминирующим.
👉 Баланс между силами притяжения и отталкивания определяет многие свойства веществ: их агрегатное состояние, прочность, упругость и способность сопротивляться деформации.

Смачивание и несмачивание

Смачивание и несмачивание — это явления, которые происходят при контакте жидкости с твёрдой поверхностью и зависят от баланса сил притяжения между молекулами.

👉 Смачивание — это явление, при котором жидкость растекается по поверхности твёрдого тела, образуя тонкий слой и увеличивая площадь контакта.
Условие смачивания: силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше, чем силы притяжения между молекулами самой жидкости. В этом случае жидкость «цепляется» за поверхность и стремится её покрыть.
Примеры:

• Вода смачивает чистое стекло.
• Вода хорошо смачивает многие ткани и дерево.
• Чернила смачивают бумагу, проникая в её волокна.

👉 Несмачивание — это явление, при котором жидкость не растекается, а собирается в капли, минимизируя площадь контакта с твёрдой поверхностью.
Условие несмачивания: силы притяжения между молекулами жидкости превышают силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела. В этом случае молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к поверхности.
Примеры:

• Ртуть не смачивает чистое стекло.
• Вода не смачивает парафин, воск или жирные поверхности.
• Водоплавающие птицы смазывают свои перья жиром, из-за чего вода скатывается, и перья остаются сухими.

Состояние вещества

Все вещества в природе могут находиться в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Самое наглядное вещество — вода:
• Твердое — лед.
• Жидкое — вода.
• Газообразное — водяной пар.

Что меняется при переходе из одного состояния в другое? Меняется расположение, движение и взаимодействие молекул (атомов). Сами молекулы при этом не разрушаются — они остаются теми же самыми.

Строение газов (Самый «свободный» мир)

Схема: Молекулы разлетелись далеко друг от друга (расстояния в десятки раз больше размеров самих молекул). Они хаотично, беспорядочно носятся по всему предоставленному объему.

Строение жидкостей («Золотая середина»)

Схема: Молекулы расположены плотно (почти вплотную), но не в строгом порядке. Они постоянно перескакивают с места на место, образуя временные «компании» (ближний порядок).

Строение твердых кристаллических тел (Жесткий порядок)

Схема: Молекулы (атомы, ионы) выстроены в строгом геометрическом порядке — кристаллической решетке. Это похоже на шахматную доску или кирпичную кладку (дальний порядок).

Взаимосвязь строения и свойств

Кристаллические и аморфные тела

Кристаллы — это твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, упорядоченно, образуя кристаллическую решётку. Это лёд, соль, металлы, минералы и т.д.

Аморфные тела — тела, не имеющие строгой кристаллической решётки, бесформенные тела. («аморфный» происходит от греч. «аморфос» — бесформенный). В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней.

Структуры жидкостей и аморфных тел имеют много общего. По этой причине принято считать аморфные тела очень густыми, вязкими, застывшими жидкостями. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии при низких температурах, либо в состоянии расплава при высоких температурах. Аморфные тела обладают текучестью, хотя и значительно меньшей, чем жидкости. При повышении температуры текучесть аморфных тел увеличивается. Благодаря этому из капли нагретого стекла можно выдуть стеклянный сосуд.

Особенности агрегатных состояний ВОДЫ

Вода — самое удивительное вещество на планете. Она нарушает общие правила.

Аномалия №1: Плотность.
• Общее правило: Твердое тело плотнее жидкости (атомы упакованы плотнее).
• Вода: Лед легче воды (плотность льда ≈ 900 кг/м³, воды ≈ 1000 кг/м³).
• Объяснение: При замерзании молекулы воды (\( H_2O \)) выстраиваются в ажурную кристаллическую решетку с большими пустотами (шестиугольники). Объем увеличивается, плотность падает. Именно поэтому лед плавает, а зимой водоемы промерзают сверху вниз, сохраняя жизнь подо льдом.

Аномалия №2: Температура кипения и плавления.
• У воды аномально высокая температура кипения (+100°C) и плавления (0°C) для такого легкого вещества.
• Объяснение: Между молекулами воды возникают водородные связи (дополнительные «мостики» сцепления). Чтобы разорвать их и превратить воду в пар, нужно затратить очень много энергии. Именно благодаря этому вода остается жидкой в широком диапазоне температур, что позволило зародиться жизни на Земле.
Аномалия №3: Максимальная плотность.
• Наибольшую плотность вода имеет не при 0°C, а при +4°C.
• Значение: Благодаря этому зимой вода +4°C оседает на дно водоемов, а более холодная (0°C) и лед остаются на поверхности. Рыбы зимуют на дне, где температура держится около +4°C.

Почему это важно для остальной физики?
1. Давление газов объясняется ударами молекул о стенки сосуда.
2. Давление жидкостей объясняется тем, что молекулы плотно упакованы и передают вес вышележащих слоев.
3. Архимедова сила (плавание льда) — прямое следствие аномалии плотности воды.
4. Тепловое расширение (которое будет в 8 классе) тоже зависит от того, насколько сильно молекулы колеблются при нагревании.

Видеолекция

В видеоплеере ниже установлено время начала воспроизведения 04:37, чтобы начать смотреть с нужной темы:
04:37 Развитие взглядов на строение вещества
06:03 Из чего состоят вещества
06:25 Молекулы
07:26 Опыт с мономолекулярной плёнкой. Размер молекул
08:06 Действие сил притяжения и отталкивания между молекул
09:17 Смачивание и несмачивание
09:54 Различные агрегатные состояния

Это конспект по физике «Строение вещества». Ваши дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Масса и плотность.
• Вернуться к списку конспектов по Физике.