Bersama-sama dengan pepejal kristal, pepejal amorf juga ditemui. U jasad amorfus Tidak seperti kristal, tidak ada susunan yang ketat dalam susunan atom. Hanya atom terdekat - jiran - disusun dalam beberapa urutan. Tetapi
Tiada kebolehulangan yang ketat dalam semua arah unsur struktur yang sama, yang merupakan ciri kristal, dalam jasad amorf.
Selalunya bahan yang sama boleh didapati dalam kedua-dua keadaan kristal dan amorf. Contohnya, kuarza boleh dalam bentuk kristal atau amorfus (silika). Bentuk kristal kuarza boleh digambarkan secara skematik sebagai kekisi heksagon biasa(Gamb. 77, a). Struktur amorf kuarza juga mempunyai bentuk kekisi, tetapi bentuk tidak teratur. Bersama dengan heksagon, ia mengandungi pentagon dan heptagon (Rajah 77, b).
Sifat badan amorf. Semua jasad amorfus adalah isotropik: mereka sifat fizikal sama dalam semua arah. Badan amorf termasuk kaca, banyak plastik, damar, rosin, gula-gula gula, dll.
Pada pengaruh luar jasad amorf mempamerkan kedua-dua sifat kenyal, seperti pepejal, dan kecairan, seperti cecair. Di bawah kesan jangka pendek (kesan), mereka berkelakuan seperti badan yang kukuh dan, dengan kesan yang kuat, pecah menjadi kepingan. Tetapi pada sangat dedahan berpanjangan badan amorf mengalir. Sebagai contoh, sekeping resin secara beransur-ansur merebak ke atas permukaan pepejal. Atom atau molekul badan amorf, seperti molekul cecair, mempunyai masa tertentu"kehidupan sedentari" ialah masa ayunan di sekitar kedudukan keseimbangan. Tetapi tidak seperti cecair, kali ini sangat lama. Dalam hal ini, jasad amorf adalah hampir dengan yang kristal, kerana lompatan atom dari satu kedudukan keseimbangan ke kedudukan yang lain jarang berlaku.
Pada suhu rendah jasad amorfus menyerupai pepejal dalam sifatnya. Mereka hampir tidak mempunyai kecairan, tetapi apabila suhu meningkat, ia beransur-ansur melembut dan sifatnya menjadi lebih dekat dengan sifat cecair. Ini berlaku kerana dengan peningkatan suhu, lompatan atom dari satu kedudukan secara beransur-ansur menjadi lebih kerap.
keseimbangan kepada yang lain. Tidak suhu tertentu Badan amorf, tidak seperti kristal, tidak cair.
Fizik keadaan pepejal. Semua sifat pepejal (hablur dan amorf) boleh dijelaskan berdasarkan pengetahuan struktur atom-molekulnya dan hukum-hukum pergerakan molekul, atom, ion dan elektron yang membentuk pepejal. Kajian tentang sifat pepejal digabungkan menjadi kawasan yang luas fizik moden- fizik keadaan pepejal. Perkembangan fizik keadaan pepejal dirangsang terutamanya oleh keperluan teknologi. Kira-kira separuh daripada ahli fizik dunia bekerja dalam bidang fizik keadaan pepejal. Sudah tentu, pencapaian dalam bidang ini tidak dapat difikirkan tanpanya pengetahuan yang mendalam semua cabang fizik yang lain.
1. Bagaimanakah jasad kristal berbeza daripada jasad amorf? 2. Apakah anisotropi? 3. Berikan contoh jasad monohablur, polihablur dan amorfus. 4. Bagaimanakah kehelan tepi berbeza daripada kehelan skru?
Tidak seperti pepejal kristal, tidak ada susunan yang ketat dalam susunan zarah dalam pepejal amorf.
Walaupun pepejal amorfus mampu mengekalkan bentuknya, kekisi kristal mereka tidak mempunyai. Corak tertentu diperhatikan hanya untuk molekul dan atom yang terletak di sekitar. Perintah ini dipanggil tutup pesanan . Ia tidak berulang dalam semua arah dan tidak disimpan di dalamnya jarak jauh suka badan kristal.
Contoh jasad amorf ialah kaca, ambar, resin tiruan, lilin, parafin, plastisin, dsb.
Ciri-ciri badan amorf
Atom dalam badan amorf bergetar di sekitar titik yang terletak secara rawak. Oleh itu, struktur badan ini menyerupai struktur cecair. Tetapi zarah di dalamnya kurang mudah alih. Masa mereka berayun di sekitar kedudukan keseimbangan adalah lebih lama daripada dalam cecair. Lompatan atom ke kedudukan lain juga lebih jarang berlaku.
Bagaimanakah pepejal hablur berkelakuan apabila dipanaskan? Mereka mula cair pada tahap tertentu takat lebur. Dan untuk beberapa waktu mereka secara serentak dalam keadaan pepejal dan cair, sehingga seluruh bahan cair.
Pepejal amorf tidak mempunyai takat lebur tertentu . Apabila dipanaskan, mereka tidak cair, tetapi secara beransur-ansur melembutkan.
Letakkan sekeping plastisin berhampiran peranti pemanasan. Selepas beberapa lama ia akan menjadi lembut. Ini tidak berlaku serta-merta, tetapi dalam tempoh masa tertentu.
Oleh kerana sifat jasad amorf adalah serupa dengan sifat cecair, ia dianggap sebagai cecair supersejuk dengan kelikatan yang sangat tinggi (cecair beku). Pada keadaan biasa mereka tidak boleh mengalir. Tetapi apabila dipanaskan, lompatan atom di dalamnya berlaku lebih kerap, kelikatan berkurangan, dan badan amorf secara beransur-ansur menjadi lembut. Semakin tinggi suhu, semakin rendah kelikatan, dan secara beransur-ansur badan amorf menjadi cecair.
Kaca biasa ialah badan amorfus pepejal. Ia diperoleh dengan mencairkan silikon oksida, soda dan kapur. Dengan memanaskan campuran hingga 1400 o C, jisim berkaca cecair diperolehi. Apabila menyejukkan kaca cecair tidak memejal seperti jasad kristal, tetapi kekal sebagai cecair, kelikatannya bertambah dan kecairan berkurangan. Dalam keadaan biasa, ia kelihatan kepada kita sebagai badan yang kukuh. Tetapi sebenarnya ia adalah cecair yang mempunyai kelikatan dan kecairan yang sangat besar, sangat rendah sehingga hampir tidak dapat dibezakan oleh instrumen yang paling ultrasensitif.
Keadaan amorf bagi sesuatu bahan adalah tidak stabil. Dari masa ke masa, ia secara beransur-ansur bertukar daripada keadaan amorf kepada keadaan kristal. Proses ini dalam bahan yang berbeza lulus dengan pada kelajuan yang berbeza. Kami melihat tongkat gula-gula menjadi ditutupi dengan kristal gula. Ini tidak mengambil masa yang lama.
Dan untuk kristal terbentuk dalam kaca biasa, banyak masa mesti berlalu. Semasa penghabluran, kaca kehilangan kekuatannya, ketelusan, menjadi keruh, dan menjadi rapuh.
Isotropi jasad amorf
Dalam pepejal kristal, sifat fizikal berbeza dalam arah yang berbeza. Tetapi dalam badan amorf mereka adalah sama dalam semua arah. Fenomena ini dipanggil isotropi .
Jasad amorf mengalirkan elektrik dan haba secara sama rata ke semua arah dan membiaskan cahaya secara sama rata. Bunyi juga bergerak sama dalam jasad amorf ke semua arah.
Sifat bahan amorf digunakan dalam teknologi moden. Minat Khas menyebabkan aloi logam yang tidak mempunyai struktur kristal dan tergolong dalam pepejal amorf. Mereka dipanggil cermin mata logam . Sifat fizikal, mekanikal, elektrik dan lain-lain mereka berbeza daripada logam biasa untuk lebih baik.
Oleh itu, dalam bidang perubatan mereka menggunakan aloi amorf yang kekuatannya melebihi titanium. Ia digunakan untuk membuat skru atau plat yang menyambungkan tulang yang patah. Tidak seperti pengikat titanium, bahan ini secara beransur-ansur hancur dan digantikan dari semasa ke semasa dengan bahan tulang.
Aloi berkekuatan tinggi digunakan dalam pembuatan alat pemotong logam, kelengkapan, spring, dan bahagian mekanisme.
Aloi amorf dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi telah dibangunkan di Jepun. Dengan menggunakannya dalam teras pengubah dan bukannya kepingan keluli pengubah bertekstur, kehilangan arus pusar boleh dikurangkan sebanyak 20 kali ganda.
Logam amorf mempunyai sifat unik. Mereka dipanggil bahan masa depan.
« Fizik - gred 10"
Selain pepejal yang mempunyai struktur kristal, yang dicirikan dalam susunan yang ketat dalam susunan atom, pepejal amorf wujud.
Jasad amorfus tidak mempunyai susunan yang ketat dalam susunan atom. Hanya atom jiran terdekat disusun dalam beberapa urutan. Tetapi tidak ada kebolehulangan yang ketat dalam semua arah unsur struktur yang sama, yang merupakan ciri kristal, dalam badan amorf. Dari segi susunan atom dan kelakuannya, jasad amorf adalah serupa dengan cecair. Selalunya bahan yang sama boleh didapati dalam kedua-dua keadaan kristal dan amorf.
Kajian teori membawa kepada penghasilan pepejal yang sifatnya benar-benar luar biasa. Adalah mustahil untuk mendapatkan badan sedemikian melalui percubaan dan kesilapan. Penciptaan transistor, yang akan dibincangkan kemudian, - contoh yang bersinar bagaimana memahami struktur pepejal membawa kepada revolusi dalam semua teknologi radio.
Mendapatkan bahan dengan sifat mekanikal, magnetik, elektrik dan lain-lain yang dinyatakan adalah salah satu arah utama fizik keadaan pepejal moden.
KEMENTERIAN PELAJARAN
FIZIK DARJAH 8
Laporan mengenai topik:
“Badan amorf. Pencairan badan amorf.”
pelajar tingkatan 8:
2009
Badan amorfus.
Jom buat eksperimen. Kami memerlukan sekeping plastisin, lilin stearine dan perapian elektrik. Mari letak plastisin dan lilin jarak yang sama dari perapian. Selepas beberapa lama, sebahagian daripada stearin akan cair (menjadi cecair), dan sebahagian akan kekal dalam bentuk kepingan pepejal. Pada masa yang sama, plastisin akan melembutkan hanya sedikit. Selepas beberapa lama, semua stearin akan cair, dan plastisin secara beransur-ansur akan "menghakis" di sepanjang permukaan meja, semakin melembutkan.
Jadi, ada badan yang tidak lembut apabila cair, tetapi dari keadaan pepejal segera bertukar menjadi cecair. Semasa mencairkan jasad tersebut, ia sentiasa mungkin untuk memisahkan cecair daripada bahagian badan yang belum cair (pepejal). Badan-badan ini adalah berbentuk kristal. Terdapat juga pepejal yang, apabila dipanaskan, secara beransur-ansur menjadi lembut dan menjadi lebih cair. Untuk badan sedemikian adalah mustahil untuk menunjukkan suhu di mana ia berubah menjadi cecair (cair). Badan-badan ini dipanggil amorfus.
Mari lakukan eksperimen berikut. Buang sekeping resin atau lilin ke dalam corong kaca dan biarkan di dalam bilik yang hangat. Selepas kira-kira sebulan, ternyata lilin telah mengambil bentuk corong dan bahkan mula mengalir keluar daripadanya dalam bentuk "aliran" (Rajah 1). Berbeza dengan kristal, yang mengekalkan hampir selama-lamanya bentuk sendiri, jasad amorfus mempamerkan kecairan walaupun pada suhu rendah. Oleh itu, ia boleh dianggap sebagai cecair yang sangat pekat dan likat.
Struktur jasad amorfus. Penyelidikan menggunakan mikroskop elektron, serta menggunakan x-ray menunjukkan bahawa dalam jasad amorf tidak ada susunan yang ketat dalam susunan zarahnya. Lihatlah, rajah 2 menunjukkan susunan zarah dalam kuarza kristal, dan yang di sebelah kanan menunjukkan susunan zarah dalam kuarza amorf. Bahan-bahan ini terdiri daripada zarah yang sama - molekul silikon oksida SiO 2.
Keadaan kristal kuarza diperoleh jika kuarza cair disejukkan dengan perlahan. Jika penyejukan cair adalah pantas, maka molekul tidak akan mempunyai masa untuk "berbaris" dalam baris yang teratur, dan hasilnya akan menjadi kuarza amorf.
Zarah badan amorf berayun secara berterusan dan rawak. Mereka boleh melompat dari satu tempat ke satu tempat lebih kerap daripada zarah kristal. Ini juga difasilitasi oleh fakta bahawa zarah badan amorf terletak tidak sama padat: terdapat lompang di antara mereka.
Penghabluran jasad amorf. Dari masa ke masa (beberapa bulan, tahun) bahan amorfus secara spontan berubah menjadi keadaan kristal. Sebagai contoh, gula-gula atau madu segar yang dibiarkan begitu sahaja di tempat yang hangat akan menjadi legap selepas beberapa bulan. Mereka mengatakan bahawa madu dan gula-gula adalah "gula-gula." Dengan memecahkan sebatang gula-gula atau mencedok madu dengan sudu, sebenarnya kita akan melihat hablur gula yang telah terbentuk.
Penghabluran spontan jasad amorf menunjukkan bahawa keadaan hablur sesuatu bahan adalah lebih stabil daripada keadaan amorfus. Teori antara molekul menerangkannya dengan cara ini. Daya tarikan dan tolakan antara molekul menyebabkan zarah-zarah jasad amorfus melompat secara khusus ke tempat yang terdapat lompang. Akibatnya, susunan zarah yang lebih teratur muncul daripada sebelumnya, iaitu, polikristal terbentuk.
Pencairan jasad amorf.
Apabila suhu meningkat, tenaga gerakan getaran atom dalam badan padat meningkat dan, akhirnya, tiba saat apabila ikatan antara atom mula terputus. Dalam kes ini, pepejal bertukar menjadi keadaan cecair. Peralihan ini dipanggil lebur. Pada tekanan tetap, lebur berlaku pada suhu yang ditetapkan dengan ketat.
Jumlah haba yang diperlukan untuk menukar unit jisim bahan kepada cecair pada takat leburnya dipanggil haba tentu lebur λ .
Untuk mencairkan bahan berjisim m adalah perlu untuk mengeluarkan sejumlah haba yang sama dengan:
Q = λ m .
Proses peleburan jasad amorf berbeza dengan peleburan jasad kristal. Apabila suhu meningkat, jasad amorfus beransur lembut dan menjadi likat sehingga bertukar menjadi cecair. Badan amorf, tidak seperti kristal, tidak mempunyai takat lebur tertentu. Suhu badan amorfus berubah secara berterusan. Ini berlaku kerana dalam amorfus pepejal, seperti dalam cecair, molekul boleh bergerak secara relatif antara satu sama lain. Apabila dipanaskan, kelajuan mereka meningkat, dan jarak antara mereka meningkat. Akibatnya, badan menjadi lebih lembut dan lembut sehingga bertukar menjadi cecair. Apabila jasad amorfus memejal, suhunya juga menurun secara berterusan.
KEMENTERIAN PELAJARAN
FIZIK DARJAH 8
Laporan mengenai topik:
“Badan amorf. Pencairan badan amorf.”
pelajar tingkatan 8:
2009
Badan amorfus.
Jom buat eksperimen. Kami memerlukan sekeping plastisin, lilin stearine dan perapian elektrik. Mari letakkan plastisin dan lilin pada jarak yang sama dari perapian. Selepas beberapa lama, sebahagian daripada stearin akan cair (menjadi cecair), dan sebahagian akan kekal dalam bentuk kepingan pepejal. Pada masa yang sama, plastisin akan melembutkan hanya sedikit. Selepas beberapa lama, semua stearin akan cair, dan plastisin secara beransur-ansur akan "menghakis" di sepanjang permukaan meja, semakin melembutkan.
Jadi, ada badan yang tidak lembut apabila cair, tetapi berubah dari keadaan pepejal serta-merta menjadi cecair. Semasa mencairkan jasad tersebut, ia sentiasa mungkin untuk memisahkan cecair daripada bahagian badan yang belum cair (pepejal). Badan-badan ini adalah berbentuk kristal. Terdapat juga pepejal yang, apabila dipanaskan, secara beransur-ansur menjadi lembut dan menjadi lebih cair. Untuk badan sedemikian adalah mustahil untuk menunjukkan suhu di mana ia berubah menjadi cecair (cair). Badan-badan ini dipanggil amorfus.
Mari lakukan eksperimen berikut. Buang sekeping resin atau lilin ke dalam corong kaca dan biarkan di dalam bilik yang hangat. Selepas kira-kira sebulan, ternyata lilin telah mengambil bentuk corong dan bahkan mula mengalir keluar daripadanya dalam bentuk "aliran" (Rajah 1). Berbeza dengan kristal, yang mengekalkan bentuknya sendiri hampir selama-lamanya, jasad amorf mempamerkan kecairan walaupun pada suhu rendah. Oleh itu, ia boleh dianggap sebagai cecair yang sangat pekat dan likat.
Struktur jasad amorfus. Kajian menggunakan mikroskop elektron, serta menggunakan sinar-X, menunjukkan bahawa dalam badan amorf tidak ada susunan yang ketat dalam susunan zarahnya. Lihatlah, rajah 2 menunjukkan susunan zarah dalam kuarza kristal, dan yang di sebelah kanan menunjukkan susunan zarah dalam kuarza amorf. Bahan-bahan ini terdiri daripada zarah yang sama - molekul silikon oksida SiO 2.
Keadaan kristal kuarza diperoleh jika kuarza cair disejukkan dengan perlahan. Jika penyejukan cair adalah pantas, maka molekul tidak akan mempunyai masa untuk "berbaris" dalam baris yang teratur, dan hasilnya akan menjadi kuarza amorf.
Zarah badan amorf berayun secara berterusan dan rawak. Mereka boleh melompat dari satu tempat ke satu tempat lebih kerap daripada zarah kristal. Ini juga difasilitasi oleh fakta bahawa zarah badan amorf terletak tidak sama padat: terdapat lompang di antara mereka.
Penghabluran jasad amorf. Dari masa ke masa (beberapa bulan, tahun), bahan amorfus secara spontan berubah menjadi keadaan kristal. Sebagai contoh, gula-gula atau madu segar yang dibiarkan begitu sahaja di tempat yang hangat akan menjadi legap selepas beberapa bulan. Mereka mengatakan bahawa madu dan gula-gula adalah "gula-gula." Dengan memecahkan sebatang gula-gula atau mencedok madu dengan sudu, sebenarnya kita akan melihat hablur gula yang telah terbentuk.
Penghabluran spontan jasad amorf menunjukkan bahawa keadaan hablur sesuatu bahan adalah lebih stabil daripada keadaan amorfus. Teori antara molekul menerangkannya dengan cara ini. Daya tarikan dan tolakan antara molekul menyebabkan zarah-zarah jasad amorfus melompat secara khusus ke tempat yang terdapat lompang. Akibatnya, susunan zarah yang lebih teratur muncul daripada sebelumnya, iaitu, polikristal terbentuk.
Pencairan jasad amorf.
Apabila suhu meningkat, tenaga gerakan berayun atom dalam pepejal bertambah dan, akhirnya, tiba saat apabila ikatan antara atom mula putus. Dalam kes ini, badan pepejal masuk ke dalam keadaan cair. Peralihan ini dipanggil lebur. Pada tekanan tetap, lebur berlaku pada suhu yang ditetapkan dengan ketat.
Jumlah haba yang diperlukan untuk menukar satu unit jisim bahan kepada cecair pada takat leburnya dipanggil haba tentu pelakuran. λ .
Untuk mencairkan bahan berjisim m adalah perlu untuk mengeluarkan sejumlah haba yang sama dengan:
Q = λ m .
Proses peleburan jasad amorf berbeza dengan peleburan jasad kristal. Apabila suhu meningkat, jasad amorfus beransur lembut dan menjadi likat sehingga bertukar menjadi cecair. Badan amorf, tidak seperti kristal, tidak mempunyai takat lebur tertentu. Suhu badan amorfus berubah secara berterusan. Ini berlaku kerana dalam pepejal amorf, seperti dalam cecair, molekul boleh bergerak secara relatif antara satu sama lain. Apabila dipanaskan, kelajuan mereka meningkat, dan jarak antara mereka meningkat. Akibatnya, badan menjadi lebih lembut dan lembut sehingga bertukar menjadi cecair. Apabila jasad amorfus memejal, suhunya juga menurun secara berterusan.