Kuvio 1. Aineen faasit. (a) Kiinteässä aineessa olevilla atomeilla on aina samat naapurit, joita pitävät lähellä toisiaan voimat, joita tässä edustavat jouset. Nämä atomit ovat olennaisesti kosketuksissa toisiinsa. Kivi on esimerkki kiinteästä aineesta. Kivi säilyttää muotonsa niiden voimien ansiosta, jotka pitävät sen atomit yhdessä. (b) Nesteen atomit ovat myös läheisessä kosketuksessa toisiinsa, mutta ne voivat liukua toistensa yli. Niiden väliset voimat vastustavat voimakkaasti yrityksiä työntää niitä lähemmäs toisiaan ja pitävät ne myös tiiviissä kosketuksessa. Vesi on esimerkki nesteestä. Vesi voi virrata, mutta se pysyy myös avoimessa säiliössä sen atomien välisten voimien vuoksi. (c) Kaasussa atomien väliset etäisyydet ovat huomattavasti suuremmat kuin atomien itsensä koko, ja ne liikkuvat vapaasti. Kaasu on pidettävä suljetussa astiassa, jotta se ei pääse liikkumaan vapaasti ulos.

Kiinteissä aineissa atomit ovat läheisessä kosketuksessa toisiinsa, ja niiden välillä on voimia, joiden ansiosta atomit värähtelevät, mutta eivät vaihda asentoa naapuriatomien kanssa. (Näitä voimia voidaan ajatella jousina, joita voidaan venyttää tai puristaa, mutta jotka eivät helposti katkea). Näin kiinteä aine kestää kaikenlaista rasitusta. Kiinteää ainetta ei voi helposti deformoida, koska kiinteän aineen muodostavat atomit eivät voi liikkua vapaasti. Kiinteät aineet kestävät myös puristusta, koska niiden atomit muodostavat osan ristikkorakennetta, jossa atomit ovat suhteellisen kiinteällä etäisyydellä toisistaan. Puristettaessa atomit pakottautuisivat toisiinsa. Useimmissa tähän mennessä tutkimissamme esimerkeissä on ollut kyse kiinteistä kappaleista, jotka muokkautuvat hyvin vähän rasitettaessa.

Nesteet sen sijaan deformoituvat helposti, kun niitä rasitetaan, eivätkä ne jousitu takaisin alkuperäiseen muotoonsa, kun voima poistuu, koska atomit voivat vapaasti liukua ja vaihtaa naapureita – eli ne virtaavat (ne ovat siis eräänlainen neste), ja molekyylit pysyvät yhdessä keskinäisen vetovoimansa ansiosta. Kun neste laitetaan astiaan ilman kantta, se pysyy astiassa (edellyttäen, että astiassa ei ole reikiä nesteen pinnan alla!). Koska atomit ovat tiiviisti pakkautuneita, nesteet, kuten kiinteätkin aineet, kestävät puristusta.

Atomeja kaasuissa erottaa toisistaan etäisyydet, jotka ovat suuria atomien kokoon nähden. Siksi kaasuatomien väliset voimat ovat hyvin heikkoja, paitsi silloin kun atomit törmäävät toisiinsa. Kaasut eivät siis ainoastaan virtaa (ja siksi niitä pidetään nesteinä), vaan niitä on suhteellisen helppo puristaa, koska atomien välillä on paljon tilaa ja vähän voimia. Kun kaasut sijoitetaan avoimeen säiliöön, ne karkaavat, toisin kuin nesteet. Tärkein ero on se, että kaasut ovat helposti puristettavissa, kun taas nesteet eivät ole. Viittaamme yleensä sekä kaasuihin että nesteisiin yksinkertaisesti nimellä nesteet, ja erotamme ne toisistaan vain silloin, kun ne käyttäytyvät eri tavalla.

PhET Explorations: States of Matter-Basics

Lämmitä, jäähdytä ja purista atomeja ja molekyylejä ja seuraa, miten ne vaihtelevat kiinteän, nestemäisen ja kaasufaasin välillä.

Klikkaa ladataksesi simulaation. Suorita Java-ohjelmalla.

Yhteenveto

• Neste on aineen olomuoto, joka taipuu sivuttaissuuntaisille tai leikkaaville voimille. Nesteet ja kaasut ovat molemmat nesteitä. Nestestatiikka on paikallaan olevien nesteiden fysiikkaa.

.