מודל החלקיקים.

שלב 1 מתוך 5

שלושה מצבים

קרח, מים ואדים הם אותו חומר, $\mathrm{H_2O}$⁠, בשלושה מצבי צבירה: מוצק, נוזל וגז. מוצק שומר על הצורה ועל הנפח שלו. נוזל זורם ומקבל את צורת הכלי, אבל הנפח שלו קבוע. גז מתפשט וממלא כל כלי, ואפשר לדחוס אותו.

בסצנה קובייה של קרח ב־253 K, כלומר −20 °C. כדי להסביר את ההבדלים בין המצבים, הכימיה משתמשת במודל החלקיקים: כל חומר עשוי מחלקיקים זעירים, אטומים או מולקולות, שנעים כל הזמן ומושכים זה את זה.

שלב 2 מתוך 5

בתוך הקרח

במוצק המשיכה בין החלקיקים חזקה מספיק כדי להחזיק כל אחד במקום קבוע, בסידור מסודר שנקרא סריג. אבל לכל חומר מעל האפס המוחלט יש אנרגיה, ולכן החלקיקים לא קפואים בתנועה.

התקרבות למולקולות תעביר את הסצנה מפני השטח אל מולקולות. לפני שתעבירו אותה, נחשו מה תראו.

שלב 3 מתוך 5

קלווין וצלזיוס

הסצנה מודדת טמפרטורה בקלווין. סולם קלווין מתחיל באפס המוחלט, −273 °C, הטמפרטורה שבה החלקיקים כמעט מפסיקים לנוע. מעלה אחת בקלווין שווה למעלה אחת בצלזיוס, ולכן

$T\,[\mathrm{K}] = t\,[^\circ\mathrm{C}] + 273$$T\,[\mathrm{K}] =$$t\,[^\circ\mathrm{C}] + 273$⁠

בכימיה עובדים בקלווין כי הוא מודד את התנועה מאפס אמיתי: ב־600 K החלקיקים נושאים פי שניים אנרגיה קינטית ממוצעת מאשר ב־300 K.

שלב 4 מתוך 5

להמיס

כשמחממים מוצק, החלקיקים רוטטים חזק יותר ויותר. בנקודת ההיתוך הרעידות חזקות מספיק כדי לשחרר אותם מהמקומות הקבועים: הם עדיין צמודים, אבל מחליקים זה על פני זה. זה נוזל.

התקרבות למולקולות עומדת על מולקולות, כדי שתראו את החלקיקים בזמן שהקרח נמס. בסצנה ההיתוך נמשך על פני כ־20 מעלות מעל 0 °C כדי שאפשר יהיה לראות אותו; קרח אמיתי נמס כולו ב־0 °C.

שלב 5 מתוך 5

רחוקים זה מזה

ב־393 K המים כבר גז. המולקולות עפות בכל הקופסה, רחוקות זו מזו, ופוגעות בדפנות ובזו בזו. בין הפגיעות הן נעות בקו ישר, כי במרחק כזה המשיכה ביניהן חלשה מאוד.

שימו לב שהמולקולות עצמן לא השתנו: אותו גודל, אותה צורה. השתנו רק המהירות שלהן והמרחק ביניהן.