Точка на топење на аморфни тела. Кристални и аморфни тела

Цврстата е една од четири основнисостојби на материјата освен течност, гас и плазма. Се карактеризира со структурна ригидност и отпорност на промени во обликот или волуменот. За разлика од течноста, цврст предмет не тече и не го добива обликот на садот во кој е сместен. Цврстата материја не се шири за да го пополни целиот расположлив волумен како гасот.
Атоми во цврсто телотесно поврзани едни со други, се во подредена состојба во јазли кристална решетка(тоа се метали, обичен мраз, шеќер, сол, дијамант) или се наредени неправилно, немаат строга повторливост во структурата на кристалната решетка (тоа се аморфни тела, како што се прозорско стакло, колофон, мика или пластика).

Кристални тела

Кристалните цврсти материи или кристали имаат карактеристичен карактер внатрешна карактеристика- структура во форма на кристална решетка во која атомите, молекулите или јоните на супстанцијата заземаат одредена положба.
Кристалната решетка води до постоење на посебни рамни лица во кристалите, кои разликуваат една супстанција од друга. Кога е изложена на Х-зраци, секоја кристална решетка емитува карактеристична шема која може да се користи за да се идентификува супстанцијата. Рабовите на кристалите се сечат под одредени агли кои разликуваат една супстанција од друга. Ако кристалот се подели, новите лица ќе се сечат под исти агли како и оригиналот.

На пример, галена - галена, пирит - пирит, кварц - кварц. Кристалните лица се сечат под прав агол во галена (PbS) и пирит (FeS 2), а под други агли во кварц.

Својства на кристалите

постојан волумен;
правилна геометриска форма;
анизотропија - разликата во механичките, лесните, електричните и топлинските својства од насоката во кристалот;
добро дефинирана точка на топење, бидејќи зависи од правилноста на кристалната решетка. Интермолекуларни сили држење солидназаедно, се хомогени и потребна е иста количина на топлинска енергија за да се прекине секоја интеракција истовремено.

Аморфни тела

Примери аморфни телакои немаат строга структура и повторливост на кристалните решетки се: стакло, смола, тефлон, полиуретан, нафталин, поливинил хлорид.

Имаат две карактеристични својства: изотропија и недостаток на специфична точка на топење.
Изотропијата на аморфните тела се подразбира како исти физички својства на супстанцијата во сите правци.
Во аморфна цврстина, растојанието до соседните јазли на кристалната решетка и бројот на соседните јазли варира низ материјалот. Затоа, за да се прекинат меѓумолекуларните интеракции, потребно е различна количинатоплинска енергија. Оттука, аморфни материиомекнуваат полека во широк температурен опсег и немаат јасна точка на топење.
Карактеристика на аморфните цврсти материи е тоа што кога ниски температуритие имаат својства на цврсти материи, а со зголемување на температурата - својства на течности.

МИНИСТЕРСТВО ЗА ОБРАЗОВАНИЕ

ФИЗИКА 8 ОДДЕЛЕНИЕ

Извештај на тема:

„Аморфни тела. Топење на аморфни тела“.

Ученик од 8-мо одделение:

2009

Аморфни тела.

Ајде да направиме експеримент. Ќе ни треба парче пластелин, стеаринска свеќа и електричен камин. Ајде да ставиме пластелин и свеќа еднакви растојанијаод каминот. По некое време, дел од стеаринот ќе се стопи (стане течен), а дел ќе остане во форма на цврсто парче. Во исто време, пластелинот само малку ќе омекне. По некое време, целиот стеарин ќе се стопи, а пластилината постепено ќе „кородира“ по површината на масата, сè повеќе и повеќе ќе омекнува.

Значи, има тела кои не омекнуваат при топење, туку од цврста состојбаведнаш се претвора во течност. При топењето на таквите тела секогаш е можно да се одвои течноста од сè уште не растопениот (цврст) дел од телото. Овие тела се кристален.Има и цврсти материи кои кога се загреваат постепено омекнуваат и стануваат сè потечни. За такви тела е невозможно да се означи температурата на која тие се претвораат во течност (се топат). Овие тела се нарекуваат аморфни.

Ајде да го направиме следниот експеримент. Фрлете парче смола или восок во стаклена инка и оставете го во топла просторија. По околу еден месец, ќе испадне дека восокот добил форма на инка, па дури и почнал да тече од него во форма на „поток“ (сл. 1). За разлика од кристалите, кои се задржуваат речиси засекогаш сопствена форма, аморфните тела покажуваат флуидност дури и при ниски температури. Затоа, тие можат да се сметаат за многу густи и вискозни течности.

Структурата на аморфните тела.Студиите со помош на електронски микроскоп, како и користење на Х-зраци, покажуваат дека во аморфните тела не постои строг редво распоредот на нивните честички. Погледнете, на сликата 2 е прикажан распоредот на честичките во кристалниот кварц, а на десната е прикажан распоредот на честичките во аморфниот кварц. Овие супстанции се состојат од истите честички - молекули на силициум оксид SiO 2.

Кристалната состојба на кварцот се добива ако растопениот кварц полека се лади. Ако ладењето на топењето е брзо, тогаш молекулите нема да имаат време да се „поредат“ во уредни редови, а резултатот ќе биде аморфен кварц.

Честичките на аморфните тела осцилираат непрекинато и случајно. Тие можат да скокаат од место до место почесто од кристалните честички. Ова го олеснува и фактот што честичките на аморфните тела се наоѓаат нееднакво густо: меѓу нив има празнини.

Кристализација на аморфни тела.Со текот на времето (неколку месеци, години), аморфните супстанции спонтано се трансформираат во кристална состојба. На пример, шеќерните бонбони или свежиот мед оставени сами на топло место ќе станат непроѕирни по неколку месеци. Тие велат дека медот и бонбоните се „захаросани“. Со кршење на бастун од слатки или собирање мед со лажица, ние всушност ќе ги видиме шеќерните кристали кои се формирале.

Спонтаната кристализација на аморфните тела покажува дека кристалната состојба на супстанцијата е постабилна од аморфната. Интермолекуларната теорија го објаснува вака. Меѓумолекуларните сили на привлекување и одбивност предизвикуваат честичките на аморфното тело преференцијално да скокаат до местата каде што има празнини. Како резултат на тоа, се појавува поуреден распоред на честички од порано, односно се формира поликристал.

Топење на аморфни тела.

Како што се зголемува температурата, енергијата на вибрационото движење на атомите во цврсто тело се зголемува и, конечно, доаѓа моментот кога врските меѓу атомите почнуваат да се прекинуваат. Во овој случај, цврстото се претвора во течна состојба. Оваа транзиција се нарекува топење.При фиксен притисок, топењето се случува на строго дефинирана температура.

Количината на топлина потребна за претворање на единица маса на супстанција во течност на нејзината точка на топење се нарекува специфична топлинатопење λ .

Да се стопи супстанца од маса м потребно е да се потроши количина на топлина еднаква на:

Q = λ m .

Процесот на топење на аморфни тела се разликува од топењето кристални тела. Како што се зголемува температурата, аморфните тела постепено омекнуваат и стануваат вискозни додека не се претворат во течност. Аморфните тела, за разлика од кристалите, немаат специфична точка на топење. Температурата на аморфните тела постојано се менува. Ова се случува затоа што во аморфните цврсти материи, како и во течностите, молекулите можат да се движат релативно едни на други. Кога се загреваат, нивната брзина се зголемува, а растојанието меѓу нив се зголемува. Како резултат на тоа, телото станува помеко и помеко додека не се претвори во течност. Кога аморфните тела се зацврстуваат, нивната температура исто така постојано се намалува.

Заедно со кристалните цврсти материи, се среќаваат и аморфни цврсти материи. Аморфните тела, за разлика од кристалите, немаат строг редослед во распоредот на атомите. Само најблиските атоми - соседите - се распоредени по некој редослед. Но

Не постои строга повторливост во сите правци на истиот структурен елемент, карактеристичен за кристалите, кај аморфните тела.

Често истата супстанција може да се најде и во кристалните и аморфна состојба. На пример, кварцот може да биде или во кристална или во аморфна форма (силика). Кристалната форма на кварцот може шематски да се претстави како решетка од правилни шестоаголници(Сл. 77, а). Аморфната структура на кварцот исто така има форма на решетка, но неправилна форма. Заедно со шестоаголници, содржи петаголници и седумаголници (сл. 77, б).

Својства на аморфни тела.Сите аморфни тела се изотропни: нивни физички својстваисто во сите правци. Аморфните тела вклучуваат стакло, многу пластика, смола, колофон, шеќерни слатки итн.

На надворешни влијанијааморфните тела покажуваат и еластични својства, како цврсти материи, и флуидност, како течности. При краткотрајни влијанија (влијанија) тие се однесуваат како цврсто тело и со силно влијание се распаѓаат на парчиња. Но во многу долготрајна изложеносттечат аморфни тела. На пример, парче смола постепено се шири на цврста површина. Атомите или молекулите на аморфните тела, како течните молекули, имаат одредено време„Седентарен живот“ е време на осцилации околу положбата на рамнотежа. Но, за разлика од течностите, ова време е многу долго. Во овој поглед, аморфните тела се блиску до кристалните, бидејќи ретко се случуваат скокови на атомите од една во друга рамнотежна позиција.

При ниски температури, аморфните тела по своите својства личат на цврсти тела. Тие речиси и да немаат флуидност, но како што температурата расте постепено омекнуваат и нивните својства стануваат сè поблиски до својствата на течностите. Ова се случува затоа што со зголемување на температурата, скоковите на атомите од една позиција постепено стануваат почести.

рамнотежа на друг. бр одредена температураАморфните тела, за разлика од кристалните, не се топат.

Физика на цврста состојба.Сите својства на цврстите материи (кристални и аморфни) можат да се објаснат врз основа на знаењето за нивната атомско-молекуларна структура и законите за движење на молекулите, атомите, јоните и електроните што ги сочинуваат цврстите материи. Студиите за својствата на цврстите материи се комбинираат во голема површина модерна физика- физика на цврста состојба. Развојот на физиката на цврста состојба е стимулиран главно од потребите на технологијата. Приближно половина од светските физичари работат на полето на физиката на цврста состојба. Се разбира, постигнувањата во оваа област се незамисливи без длабоко знаењесите други гранки на физиката.

1. По што се разликуваат кристалните тела од аморфните? 2. Што е анизотропија? 3. Наведи примери за монокристални, поликристални и аморфни тела. 4. Како се разликуваат дислокациите на рабовите од дислокациите на завртките?

МИНИСТЕРСТВО ЗА ОБРАЗОВАНИЕ

ФИЗИКА 8 ОДДЕЛЕНИЕ

Извештај на тема:

„Аморфни тела. Топење на аморфни тела“.

Ученик од 8-мо одделение:

2009

Аморфни тела.

Ајде да направиме експеримент. Ќе ни треба парче пластелин, стеаринска свеќа и електричен камин. Ајде да поставиме пластелин и свеќа на еднакво растојание од каминот. По некое време, дел од стеаринот ќе се стопи (стане течен), а дел ќе остане во форма на цврсто парче. Во исто време, пластелинот само малку ќе омекне. По некое време, целиот стеарин ќе се стопи, а пластилината постепено ќе „кородира“ по површината на масата, сè повеќе и повеќе ќе омекнува.

Значи, постојат тела кои не омекнуваат при топење, туку од цврста состојба веднаш се претвораат во течност. При топењето на таквите тела секогаш е можно да се одвои течноста од сè уште не растопениот (цврст) дел од телото. Овие тела се кристален.Има и цврсти материи кои кога се загреваат постепено омекнуваат и стануваат сè потечни. За такви тела е невозможно да се означи температурата на која тие се претвораат во течност (се топат). Овие тела се нарекуваат аморфни.

Ајде да го направиме следниот експеримент. Фрлете парче смола или восок во стаклена инка и оставете го во топла просторија. По околу еден месец, ќе испадне дека восокот добил форма на инка, па дури и почнал да тече од него во форма на „поток“ (сл. 1). За разлика од кристалите, кои речиси засекогаш ја задржуваат својата форма, аморфните тела покажуваат флуидност дури и при ниски температури. Затоа, тие можат да се сметаат за многу густи и вискозни течности.

Структурата на аморфните тела.Студиите со помош на електронски микроскоп, како и користење на рендгенски зраци, покажуваат дека во аморфните тела не постои строг ред во распоредот на нивните честички. Погледнете, на сликата 2 е прикажан распоредот на честичките во кристалниот кварц, а на десната е прикажан распоредот на честичките во аморфниот кварц. Овие супстанции се состојат од истите честички - молекули на силициум оксид SiO 2.

Топење на аморфни тела.

Како што температурата се зголемува, енергијата осцилаторно движењеатомите во цврсто тело се зголемуваат и, конечно, доаѓа моментот кога врските меѓу атомите почнуваат да се прекинуваат. Во овој случај, цврстото тело влегува во течна состојба. Оваа транзиција се нарекува топење.При фиксен притисок, топењето се случува на строго дефинирана температура.

Количината на топлина потребна за претворање на единица маса на супстанција во течност на нејзината точка на топење се нарекува специфична топлина на фузија λ .

Да се стопи супстанца од маса м потребно е да се потроши количина на топлина еднаква на:

Q = λ m .

Процесот на топење на аморфни тела се разликува од топењето на кристалните тела. Како што се зголемува температурата, аморфните тела постепено омекнуваат и стануваат вискозни додека не се претворат во течност. Аморфните тела, за разлика од кристалите, немаат специфична точка на топење. Температурата на аморфните тела постојано се менува. Ова се случува затоа што во аморфните цврсти материи, како и во течностите, молекулите можат да се движат релативно едни на други. Кога се загреваат, нивната брзина се зголемува, а растојанието меѓу нив се зголемува. Како резултат на тоа, телото станува помеко и помеко додека не се претвори во течност. Кога аморфните тела се зацврстуваат, нивната температура исто така постојано се намалува.

Во претходниот пасус, дознавме дека некои цврсти материи (на пример, сол, кварц, метали и други) се моно- или поликристали. Ајде да се запознаеме сега со аморфни тела. Тие заземаат средна положба помеѓу кристалите и течностите, па затоа не можат недвосмислено да се наречат цврсти.

Ајде да направиме експеримент. Ќе ни требаат: парче пластелин, стеаринска свеќа и електричен грејач. Ајде да ги поставиме пластелинот и свеќата на еднакви растојанија од грејачот. Наскоро дел од свеќата ќе се стопи, дел ќе остане во форма солидна, а пластелинот „ќе слабее“. По некое време, целиот стеарин ќе се стопи, а пластилината постепено ќе се „распушти“, станува целосно мека.

Како стеарин, има и други кристални материи , кои не омекнуваат при загревање, а при топењето секогаш се гледа и течноста и делот од телото кој се уште не се стопи.Ова, на пример, се сите метали. Но, исто така има аморфни материи, кои кога се загреваат постепено омекнуваат и стануваат се потечни, па затоа е невозможно да се означи температурата на која телото се претвора во течност (се топи).

Аморфните тела на која било температура имаат флуидност. Да го потврдиме ова со искуство. Ајде да фрлиме парче аморфна материја во стаклена инка и да ја оставиме во топла просторија (на сликата - смола од катран; од неа се прави асфалт). По неколку недели, излегува дека смолата добила форма на инка, па дури и почнала да тече од неа како „млаз“. Тоа е аморфното тело се однесува како многу густа и вискозна течност.

Структурата на аморфните тела.Студии со електронски микроскоп и х-зраципокажуваат дека кај аморфните тела не постои строг ред во распоредот на нивните честички. За разлика од кристалите, каде што има нарачка со долг дострелсамо во распоредот на честичките, во структурата на аморфните тела затворете ред– одреден редослед на распоредот на честичките е зачуван само во близина на секоја поединечна честичка(види слика). На врвот е прикажан распоредот на честичките во кристален кварц, на дното е прикажана аморфната форма на кварцот. Овие супстанции се состојат од истите честички - молекули на силициум оксид SiO 2.

Како честички на какви било тела, честичките на аморфните тела флуктуираат непрекинато и случајно и, почесто од честичките на кристалите, можат да скокаат од место до место.Ова е олеснето со фактот што честичките на аморфните тела се наоѓаат нееднакво густо, на некои места создавајќи релативно големи празнини. Сепак, ова не е исто како „празни места“ во кристали (види § 7).

Кристализација на аморфни тела.Со текот на времето (недели, месеци), аморфни супстанции спонтаносе трансформираат во кристална состојба. На пример, шеќерните бонбони или медот оставени сами неколку месеци стануваат непроѕирни. Во овој случај, се вели дека медот и бонбоните се „захаросани“. Со кршење на таква бонбона или собирање на таков мед со лажица, ќе видиме формирање на шеќерни кристали кои претходно постоеле во аморфна состојба.

Спонтаната кристализација на аморфните тела укажува на тоа Кристалната состојба на супстанцијата е постабилна од аморфната.МКТ вака објаснува. Силите на привлекување и одбивање на „соседите“ придвижуваат честички на аморфно тело во ситуации кога потенцијална енергијаминимална(види § 7-г). Во овој случај се појавува поуреден распоред на честичките, што значи дека доаѓа до независна кристализација.