ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ний временного равновесия заметно меньше, чем в кристаллических телах. Основное отличие аморф-
ных и кристаллических тел состоит в их внутренней структуре. Кристаллические твердые тела характе-
ризуются наличием кристаллической решетки. Под кристаллической решеткой понимают упорядочен-
ное и периодически повторяющееся в пространстве расположение молекул, атомов или ионов твердого
тела. Частицы кристалла колеблются около узлов (временных положений равновесия) решетки. Если
через произвольный узел провести прямую, то вдоль этой прямой на равном расстоянии будут встре-
чаться другие узлы решетки. Это означает, что структура повторяется по всему объему кристаллическо-
го тела. Этот вид упорядоченности твердого тела называется дальним порядком. Существование даль-
него порядка в кристаллических телах подтверждается рентгенографическими исследованиями. В
аморфных телах нет дальнего порядка, что сближает их с жидкостями.
Для кристаллической решетки характерно существование такого элемента ее структуры, много-
кратным повторением которого в пространстве можно построить всю кристаллическую решетку. Этот
элемент решетки называют элементарной ячейкой. Для описания строения любого кристалла достаточ-
но изучить строение его элементарной ячейки.
Кристаллические твердые тела, представляющие собой один кристалл, называют монокристаллами.
Их физические свойства различны по различным направлениям внутри кристалла.
Анизотропия – это зависимость физических свойств вещества от направления.
Физические свойства аморфных тел по всем направлениям одинаковы. Аморфные тела изотропны.
Изотропия – это независимость физических свойств вещества от направления.
При низких температурах свойства аморфных тел более близки к твердым телам, а при высоких – к
жидкостям.
На практике часто встречаются тела, представляющие собой множество мелких сросшихся между
собой монокристаллов. Такие тела называются поликристаллическими. Кристаллические решетки со-
ставляющих их монокристаллов ориентированы в пространстве хаотически. Поэтому на достаточно
больших расстояниях физические свойства поликристаллических тел не зависят от направления. Поли-
кристаллические тела изотропны.
Некоторые вещества имеют одинаковый химический состав, но различные кристаллические решет-
ки. Их физические свойства могут различаться очень значительно. Примером могут служить алмаз,
графит и фуллерен. Это три разновидности углерода, имеющие разную кристаллическую структуру.
Полиморфизм – существование различных кристаллических структур у одного и того же вещест-
ва.
4.2 Плавление и отвердевание кристаллических тел
Плавлением называют процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Переход веще-
ства из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием или кристаллизацией. Опыты показы-
вают, что кристаллические тела плавятся и отвердевают при определенной для каждого вещества тем-
пературе. Эту температуру называют температурой плавления. На рис. 4.2.1 приведен график зависимо-
сти температуры твердого тела от времени нагрева. На участке
АВ идет нагрев твердого тела. В точке В начинается плавление. На участке плавления ВС одновре-
менно сосуществуют твердое тело и жидкость. В точке С процесс плавления заканчивается. Далее на
участке СD идет нагрев жидкости.
На участке ВС происходит разрушение кристаллической решетки твердого тела и увеличение по-
тенциальной энергии молекул. На это расходуется вся подводимая теплота. Кинетическая энергия мо-
лекул при плавлении не меняется. Чем больше масса тела, тем больше теплоты требуется, чтобы его
расплавить.
Количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг вещества, называется удельной теплотой
плавления.
Удельная теплота плавления обозначается буквой
λ
и измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг).
Чтобы расплавить массу m , потребуется количество теплоты
mQ λ= . (4.2.1)
Процесс отвердевания жидкости идет в обратном порядке. На участке
кристаллизации формируется кристаллическая решетка и выделяется теп-
ло. Это тепло называется теплотой кристаллизации. Температура перехода
0 t, c
Рис. 4.2.1
Т, К
D
Q
C
T
пл
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- …
- следующая ›
- последняя »
