Rysunek 1. (a) Atomy w ciele stałym mają zawsze tych samych sąsiadów, utrzymywanych blisko siebie przez siły reprezentowane tu przez sprężyny. Atomy te są w zasadzie w kontakcie ze sobą. Przykładem ciała stałego jest skała. Skała zachowuje swój kształt dzięki siłom utrzymującym jej atomy razem. (b) Atomy w cieczy są również w bliskim kontakcie, ale mogą się po sobie ślizgać. Siły między nimi stawiają silny opór próbom zbliżenia ich do siebie, a także utrzymują je w ścisłym kontakcie. Woda jest przykładem cieczy. Woda może płynąć, ale również pozostaje w otwartym pojemniku z powodu sił pomiędzy jej atomami. (c) Atomy w gazie są oddalone od siebie na odległość znacznie większą niż rozmiary samych atomów i poruszają się swobodnie. Gaz musi być utrzymywany w zamkniętym pojemniku, aby zapobiec jego swobodnemu przemieszczaniu się.

Atomy w ciałach stałych są w bliskim kontakcie, z siłami między nimi, które pozwalają atomom drgać, ale nie zmieniać pozycji z sąsiednimi atomami. (Siły te można traktować jak sprężyny, które można rozciągać lub ściskać, ale nie można ich łatwo złamać). Dlatego ciało stałe jest odporne na wszelkie rodzaje naprężeń. Ciało stałe nie może być łatwo zdeformowane, ponieważ atomy, które je tworzą, nie mogą się swobodnie poruszać. Ciało stałe jest również odporne na ściskanie, ponieważ jego atomy tworzą część struktury sieciowej, w której atomy znajdują się w stosunkowo stałej odległości od siebie. W przypadku ściskania, atomy byłyby wepchnięte jeden w drugi. Większość przykładów, które studiowaliśmy do tej pory, dotyczyła obiektów stałych, które odkształcają się w bardzo niewielkim stopniu pod wpływem naprężeń.

W przeciwieństwie do nich, ciecze łatwo się odkształcają, gdy są naprężone i nie wracają do swojego pierwotnego kształtu po usunięciu siły, ponieważ atomy mogą się swobodnie przesuwać i zmieniać sąsiadów – to znaczy, że płyną (są więc rodzajem płynu), z cząsteczkami utrzymywanymi razem przez ich wzajemne przyciąganie. Kiedy ciecz jest umieszczona w pojemniku bez pokrywki, pozostaje w pojemniku (pod warunkiem, że pojemnik nie ma otworów pod powierzchnią cieczy!). Ponieważ atomy są ściśle upakowane, ciecze, podobnie jak ciała stałe, są odporne na ściskanie.

Atomy w gazach są oddzielone od siebie na odległości, które są duże w porównaniu z rozmiarami atomów. Siły między atomami gazu są więc bardzo słabe, z wyjątkiem sytuacji, gdy atomy zderzają się ze sobą. Gazy zatem nie tylko płyną (i dlatego są uważane za ciecze), ale są stosunkowo łatwe do ściśnięcia, ponieważ między atomami jest dużo miejsca i mało sił. Po umieszczeniu w otwartym pojemniku gazy, w przeciwieństwie do cieczy, będą się ulatniać. Główną różnicą jest to, że gazy łatwo poddają się kompresji, podczas gdy ciecze nie. Będziemy ogólnie odnosić się zarówno do gazów, jak i cieczy po prostu jako do płynów, a rozróżnienie między nimi wprowadzimy tylko wtedy, gdy zachowują się inaczej.

PhET Explorations: States of Matter-Basics

Podgrzewaj, schładzaj i ściskaj atomy i cząsteczki oraz obserwuj, jak zmieniają się między fazami ciała stałego, cieczy i gazu.

Kliknij, aby pobrać symulację. Uruchom przy użyciu Java.

Podsumowanie sekcji

• Płyn to stan materii, który poddaje się siłom bocznym lub ścinającym. Zarówno ciecze jak i gazy są płynami. Statyka płynów to fizyka płynów nieruchomych.

.