Lazima tukumbuke kwamba sio miili yote iliyopo kwenye sayari ya Dunia inayo muundo wa kioo. Isipokuwa sheria hiyo inaitwa "miili ya amofasi." Je, zina tofauti gani? Kulingana na tafsiri muda huu- amorphous - inaweza kuzingatiwa kuwa vitu vile hutofautiana na wengine kwa sura au kuonekana kwao. Tunazungumza juu ya kutokuwepo kwa kinachojulikana kimiani kioo. Mchakato wa kugawanyika unaozalisha kingo haufanyiki. Miili ya Amorphous pia inajulikana na ukweli kwamba hawategemei mazingira, na mali zao ni za kudumu. Dutu kama hizo huitwa isotropiki.
Maelezo mafupi ya miili ya amorphous
Kutoka kozi ya shule Wanafizikia wanaweza kukumbuka kwamba vitu vya amorphous vina muundo ambao atomi ndani yao hupangwa kwa utaratibu wa machafuko. Mahali mahususi inaweza tu kuwa na miundo ya jirani ambapo mpangilio huo unalazimishwa. Lakini bado, kuchora mlinganisho na fuwele, miili ya amorphous haina mpangilio mkali wa molekuli na atomi (katika fizikia mali hii inaitwa "utaratibu wa masafa marefu"). Kama matokeo ya utafiti, iligundulika kuwa vitu hivi vinafanana katika muundo na vimiminika.
Baadhi ya miili (kwa mfano, tunaweza kuchukua dioksidi ya silicon, ambayo fomula yake ni SiO 2) inaweza wakati huo huo kuwa katika hali ya amofasi na kuwa na muundo wa kioo. Quartz katika toleo la kwanza ina muundo wa kimiani isiyo ya kawaida, kwa pili - hexagon ya kawaida.
Mali Nambari 1
Kama ilivyoelezwa hapo juu, miili ya amorphous haina kimiani ya kioo. Atomi zao na molekuli zina utaratibu mfupi wa uwekaji, ambao utakuwa wa kwanza kipengele tofauti ya vitu hivi.
Mali Nambari 2
Miili hii inanyimwa maji. Ili kuelezea vizuri mali ya pili ya vitu, tunaweza kufanya hivyo kwa kutumia mfano wa nta. Sio siri kwamba ikiwa unamimina maji kwenye funeli, itamwaga tu. Vile vile vitatokea na vitu vingine vya maji. A mali miili ya amofasi Hawaruhusiwi kufanya "hila" kama hizo. Ikiwa wax imewekwa kwenye funnel, itaenea kwanza juu ya uso na kisha tu kuanza kukimbia kutoka humo. Hii ni kutokana na ukweli kwamba molekuli katika dutu huruka kutoka nafasi moja ya usawa hadi tofauti kabisa, bila kuwa na eneo la msingi.
Mali Nambari 3
Ni wakati wa kuzungumza juu ya mchakato wa kuyeyuka. Ikumbukwe kwamba vitu vya amorphous hazina joto maalum ambalo kuyeyuka huanza. Joto linapoongezeka, mwili polepole unakuwa laini na kisha hubadilika kuwa kioevu. Wanafizikia daima huzingatia hali ya joto ambayo mchakato huu ilianza kutokea, lakini kwa kiwango cha joto kinacholingana cha kuyeyuka.
Mali Nambari 4
Tayari imetajwa hapo juu. Miili ya amorphous ni isotropiki. Hiyo ni, mali zao kwa mwelekeo wowote hazibadilishwa, hata ikiwa hali ya kukaa katika maeneo ni tofauti.
Mali Nambari 5
Angalau mara moja, kila mtu ameona kuwa kwa muda fulani glasi ilianza kuwa na mawingu. Mali hii ya miili ya amorphous inahusishwa na kuongezeka kwa nishati ya ndani (ni mara kadhaa zaidi kuliko ile ya fuwele). Kwa sababu ya hili, vitu hivi vinaweza kwenda kwa urahisi katika hali ya fuwele.
Mpito kwa hali ya fuwele
Baada ya muda fulani, mwili wowote wa amorphous hubadilika kuwa hali ya fuwele. Hii inaweza kuzingatiwa katika maisha ya kawaida mtu. Kwa mfano, ukiacha pipi au asali kwa miezi kadhaa, unaweza kuona kwamba wote wawili wamepoteza uwazi wao. Mtu wa kawaida atasema kuwa wamepakwa sukari tu. Hakika, ukivunja mwili, utaona uwepo wa fuwele za sukari.
Kwa hivyo, kuzungumza juu ya hili, ni muhimu kufafanua kwamba mabadiliko ya hiari katika hali nyingine ni kutokana na ukweli kwamba vitu vya amorphous ni imara. Kwa kulinganisha nao na fuwele, unaweza kuelewa kwamba mwisho ni mara nyingi zaidi "nguvu". Ukweli huu unaweza kuelezewa kwa kutumia nadharia ya intermolecular. Kulingana na hayo, molekuli huruka kila mara kutoka sehemu moja hadi nyingine, na hivyo kujaza tupu. Baada ya muda, kimiani ya kioo imara huundwa.
Kuyeyuka kwa miili ya amorphous
Mchakato wa kuyeyuka kwa miili ya amorphous ni wakati ambapo, pamoja na ongezeko la joto, vifungo vyote kati ya atomi huharibiwa. Hii ni wakati dutu inageuka kuwa kioevu. Ikiwa hali ya kuyeyuka ni kwamba shinikizo ni sawa katika kipindi chote, basi joto lazima pia lirekebishwe.
Fuwele za kioevu
Kwa asili, kuna miili ambayo ina muundo wa fuwele ya kioevu. Kama sheria, zimejumuishwa katika orodha ya vitu vya kikaboni, na molekuli zao zina sura kama ya nyuzi. miili ambayo tunazungumzia, kuwa na mali ya vimiminika na fuwele, yaani fluidity na anisotropy.
Katika vitu kama hivyo, molekuli ziko sawa kwa kila mmoja, hata hivyo, hakuna umbali uliowekwa kati yao. Wanasonga kila wakati, lakini hawataki kubadilisha mwelekeo, kwa hivyo wako katika nafasi moja kila wakati.
Metali za amofasi
Metali za amofasi zinajulikana zaidi kwa mtu wa kawaida inayoitwa glasi za metali.
Nyuma mnamo 1940, wanasayansi walianza kuzungumza juu ya uwepo wa miili hii. Hata wakati huo ilijulikana kuwa metali zinazozalishwa hasa na uwekaji wa utupu hazikuwa na lati za kioo. Na miaka 20 tu baadaye glasi ya kwanza ya aina hii ilitolewa. Tahadhari maalum haikusababisha wanasayansi; na ni baada ya miaka 10 tu ndipo wataalamu wa Amerika na Kijapani, na kisha Wakorea na Wazungu, walianza kuzungumza juu yake.
Metali za amorphous zina sifa ya mnato, kabisa ngazi ya juu nguvu na upinzani wa kutu.
Neno "amofasi" limetafsiriwa kutoka kwa Kigiriki kihalisi kama "sio umbo", "sio umbo". Dutu kama hizo hazina muundo wa fuwele; hazigawanyiki na kuunda nyuso za fuwele. Kama sheria, mwili wa amorphous ni isotropic, ambayo ni mali za kimwili usitegemee mwelekeo wa ushawishi wa nje.
Kwa kipindi fulani cha muda (miezi, wiki, siku), miili ya mtu binafsi ya amofasi inaweza kubadilika kuwa hali ya fuwele. Kwa mfano, unaweza kuona jinsi asali au pipi za sukari hupoteza uwazi wake baada ya muda fulani. Katika hali kama hizi, kawaida husema kuwa bidhaa ni "pipi". Wakati huo huo, kwa kuinua asali ya pipi na kijiko au kuvunja pipi, unaweza kweli kuchunguza fuwele za sukari zilizoundwa, ambazo hapo awali zilikuwepo katika fomu ya amorphous.
Ukaushaji kama huo wa hiari wa vitu unaonyesha viwango tofauti utulivu wa majimbo. Kwa hivyo, mwili wa amorphous hauna utulivu.
Mango imegawanywa katika amorphous na fuwele, kulingana na wao muundo wa molekuli na mali za kimwili.
Tofauti na fuwele, molekuli na atomi ni amofasi yabisi usifanye lati, na umbali kati yao hubadilika ndani ya aina fulani ya umbali unaowezekana. Kwa maneno mengine, katika fuwele, atomi au molekuli hupangwa kwa njia ambayo muundo ulioundwa unaweza kurudiwa katika kiasi kizima cha mwili, kinachoitwa utaratibu wa masafa marefu. Katika kesi ya miili ya amorphous, muundo wa molekuli huhifadhiwa tu kuhusiana na kila molekuli hiyo, muundo unazingatiwa katika usambazaji wa molekuli za jirani tu - utaratibu wa muda mfupi. Mfano mzuri iliyotolewa hapa chini.
Miili ya amofasi ni pamoja na glasi na vitu vingine katika hali ya glasi, rosini, resini, kaharabu, nta ya kuziba, lami, nta na jambo la kikaboni: mpira, ngozi, selulosi, polyethilini, nk.
Tabia za miili ya amorphous
Vipengele vya kimuundo vya mango ya amorphous huwapa mali ya mtu binafsi:
- Unyevu ulioonyeshwa kwa unyonge ni mojawapo ya wengi mali inayojulikana vyombo hivyo. Mfano itakuwa matone ya glasi, ambayo kwa muda mrefu imesimama kwenye sura ya dirisha.
- Safu za amorphous hazina kiwango maalum cha kuyeyuka, kwani mpito kwa hali ya kioevu wakati wa joto hufanyika polepole, kupitia laini ya mwili. Kwa sababu hii, kiwango cha joto kinachojulikana kama laini hutumiwa kwa miili kama hiyo.
- Kutokana na muundo wao, miili hiyo ni isotropic, yaani, mali zao za kimwili hazitegemei uchaguzi wa mwelekeo.
- Dutu katika hali ya amofasi ina kubwa zaidi nishati ya ndani, kuliko katika fuwele. Kwa sababu hii, miili ya amorphous inaweza kubadilika kwa uhuru kuwa hali ya fuwele. Jambo hili inaweza kuzingatiwa kama matokeo ya glasi kuwa na mawingu kwa muda.
Hali ya kioo
Kwa asili, kuna maji ambayo haiwezekani kubadilika kuwa hali ya fuwele kwa baridi, kwani ugumu wa molekuli za vitu hivi hauwaruhusu kuunda kimiani ya kawaida ya fuwele. Vimiminiko kama hivyo ni pamoja na molekuli za polima za kikaboni.
Hata hivyo, kwa msaada wa kina na haraka baridi, karibu dutu yoyote inaweza kwenda katika hali ya kioo. Hivi ndivyo ilivyo hali ya amofasi, ambayo haina kimiani wazi ya fuwele, lakini inaweza kuangazia kwa sehemu kwenye mizani ya vikundi vidogo. Hali hii ya suala ni metastable, yaani, inaendelea chini ya hali fulani zinazohitajika za thermodynamic.
Kutumia teknolojia ya kupoeza kwa kasi fulani, dutu hii haitakuwa na wakati wa kuangazia na itabadilishwa kuwa glasi. Hiyo ni, kiwango cha juu cha baridi cha nyenzo, kuna uwezekano mdogo wa kuangaza. Kwa mfano, ili kuzalisha glasi za chuma, kiwango cha baridi cha 100,000 - 1,000,000 Kelvin kwa pili kitahitajika.
Kwa asili, dutu hii iko katika hali ya glasi na inatokana na magma ya volkeno ya kioevu, ambayo, inaingiliana na. maji baridi au hewa, hupoa haraka. KATIKA kwa kesi hii dutu hii inaitwa kioo cha volkeno. Unaweza pia kutazama glasi iliyoundwa kama matokeo ya kuyeyuka kwa meteorite inayoanguka ikiingiliana na anga - glasi ya meteorite au moldavite.
« Fizikia - daraja la 10"
Mbali na mango ambayo yana muundo wa fuwele, ambayo ina sifa ya utaratibu mkali katika mpangilio wa atomi, kuna mango ya amofasi.
Miili ya amofasi haina amri kali katika mpangilio wa atomi. Ni atomi za jirani tu zilizo karibu zimepangwa kwa mpangilio fulani. Lakini hakuna kurudia kali katika pande zote za kipengele sawa cha kimuundo, ambayo ni tabia ya fuwele, katika miili ya amorphous. Kwa upande wa mpangilio wa atomi na tabia zao, miili ya amorphous ni sawa na vinywaji. Mara nyingi dutu sawa inaweza kupatikana katika hali ya fuwele na amorphous.
Utafiti wa kinadharia kusababisha uzalishaji wa yabisi ambayo mali yake si ya kawaida kabisa. Haiwezekani kupata miili kama hiyo kwa majaribio na makosa. Uundaji wa transistors, ambayo itajadiliwa baadaye, - mfano wa kuangaza jinsi kuelewa muundo wa yabisi kulivyosababisha mapinduzi katika teknolojia zote za redio.
Kupata vifaa na mali maalum ya mitambo, sumaku, umeme na zingine ni moja wapo ya mwelekeo kuu fizikia ya kisasa mwili imara.
Sio vitu vyote vikali ni fuwele. Kuna miili mingi ya amorphous.
Miili ya amofasi haina utaratibu mkali katika mpangilio wa atomi. Atomu za jirani tu za karibu zaidi zimepangwa kwa mpangilio fulani. Lakini hakuna mwelekeo mkali katika pande zote za kipengele sawa cha kimuundo, ambayo ni tabia ya fuwele katika miili ya amorphous.
Mara nyingi dutu sawa inaweza kupatikana katika hali ya fuwele na amorphous. Kwa mfano, quartz SiO2 inaweza kuwa katika fomu ya fuwele au amofasi (silika). Aina ya fuwele ya quartz inaweza kuwakilishwa kimkakati kama kimiani cha hexagons za kawaida. Muundo wa amorphous wa quartz pia una fomu ya kimiani, lakini sura isiyo ya kawaida. Pamoja na hexagoni, ina pentagoni na heptagoni.
Mnamo 1959 Mwanafizikia wa Kiingereza D. Bernal uliofanywa majaribio ya kuvutia: Alichukua mipira mingi midogo ya plastiki yenye ukubwa sawa, akaivingirisha katika unga wa chaki na kuikandamiza kwenye mpira mkubwa. Kama matokeo, mipira ilibadilishwa kuwa polihedra. Ilibadilika kuwa katika kesi hii nyuso za pentagonal ziliundwa, na polihedra ilikuwa na wastani wa nyuso 13.3. Kwa hivyo kuna mpangilio fulani vitu vya amofasi oh hakika ipo.
Miili ya amorphous ni pamoja na kioo, resin, rosini, pipi ya sukari, nk Tofauti na vitu vya fuwele, vitu vya amorphous ni isotropic, yaani, mali zao za mitambo, macho, umeme na nyingine hazitegemei mwelekeo. Miili ya amofasi haina kiwango cha kuyeyuka kisichobadilika: kuyeyuka hufanyika katika safu fulani ya joto. Mpito wa dutu ya amofasi kutoka hali imara ndani ya kioevu haiambatani na mabadiliko ya ghafla ya mali. Mfano wa kimwili hali ya amofasi bado haijaundwa.
Yabisi amofasi huchukua nafasi ya kati kati ya yabisi fuwele na vimiminiko. Atomi zao au molekuli zimepangwa kwa mpangilio wa jamaa. Kuelewa muundo wa mango (fuwele na amorphous) inakuwezesha kuunda vifaa na mali zinazohitajika.
Katika mvuto wa nje miili ya amofasi huonyesha sifa nyororo zote mbili, kama vile yabisi, na umajimaji, kama vimiminika. Kwa hivyo, chini ya athari za muda mfupi (athari), wanafanya kama miili thabiti na, chini ya athari kali, huvunjika vipande vipande. Lakini sana kuwepo hatarini kwa muda mrefu mtiririko wa miili ya amorphous. Hebu tufuate kipande cha resin kilicho juu ya uso laini. Hatua kwa hatua resin huenea juu yake, na juu ya joto la resin, hii hutokea kwa kasi.
Miili ya Amofasi katika joto la chini mali zao zinafanana na yabisi. Karibu hawana maji, lakini joto linapoongezeka polepole hupungua na mali zao zinakuwa karibu na karibu na sifa za kioevu. Hii hutokea kwa sababu joto linapoongezeka, kuruka kwa atomi kutoka nafasi moja hadi nyingine hatua kwa hatua huwa mara kwa mara. Hali ya joto fulani Miili ya amofasi, tofauti na ile ya fuwele, haina miili.
Wakati wa baridi dutu kioevu crystallization haitokei kila wakati. chini ya hali fulani, hali ya amofasi isiyo na usawa (ya kioo) inaweza kuunda. Katika hali ya kioo wanaweza kuwa vitu rahisi(kaboni, fosforasi, arseniki, salfa, selenium), oksidi (kwa mfano, boroni, silicon, fosforasi), halidi, chalkogenidi, polima nyingi za kikaboni. Katika hali hii, dutu hii inaweza kuwa thabiti kwa muda mrefu, kwa mfano. , umri wa miwani fulani ya volkeno huhesabiwa kwa mamilioni ya miaka. Kimwili na Tabia za kemikali dutu katika hali ya kioo ya amofasi inaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa mali ya dutu ya fuwele. Kwa mfano, dioksidi ya glasi ya germanium inafanya kazi zaidi kwa kemikali kuliko ile ya fuwele. Tofauti katika mali ya hali ya kioevu na imara ya amorphous imedhamiriwa na asili harakati za joto chembe: katika hali ya amofasi, chembe zinaweza tu kutetemeka na harakati za mzunguko, lakini haiwezi kupita kwenye dutu.
Chini ya ushawishi wa mizigo ya mitambo au mabadiliko ya joto, miili ya amorphous inaweza kuangaza. Utendaji upya vitu katika hali ya amofasi ni kubwa zaidi kuliko katika hali ya fuwele. Ishara kuu amofasi (kutoka kwa Kigiriki "amofasi" - isiyo na umbo) hali ya jambo - kutokuwepo kwa kimiani ya atomiki au ya Masi, ambayo ni, upimaji wa sura tatu wa muundo wa tabia ya hali ya fuwele.
Kuna vitu ambavyo vinaweza kuwepo tu kwa fomu imara katika hali ya amorphous. Hii inarejelea polima zilizo na mlolongo usio wa kawaida wa vitengo.