Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Кристаллическое состояние вещества





Механические свойства тел могут существенно различаться. Например, кристаллы поваренной соли в разных направлениях обладают разной прочностью, тогда как у куска смолы прочность одинакова во всех направлениях. Оказалось, что эти различия происходят от различия внутренней структуры веществ.

Кристаллические вещества – вещества, атомы и молекулы которых образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру.

Анизотропность – зависимость физических свойств вещества от направления.

· Кристаллы анизотропны.

Кристаллическая решетка – пространственная сеть связей, узлы которой совпадают с центрами атомов или молекул вещества.

· Кристаллическая решетка служит для наглядного изображения внутренней структуры кристалла.

Кристаллические вещества: металлы, минералы, кристаллы солей и др.

Аморфные (изотропные) вещества – вещества, физические свойства которых одинаковы во всех направлениях.

· В аморфных веществах кристаллической решетки нет и по своему внутреннему устройству они подобны жидкостям.

Аморфные вещества: смолы, стекло, пластмассы и др.

Дальний порядок

Исследования показали, что кристаллическая решётка имеет периодически повторяющуюся структуру.

Дальний порядок – строение вещества, при котором по любому направлению расстояние между любой парой соседних частиц одинаково.

· Идеальные кристаллические структуры обладают дальним порядком.

· При изменении условий агрегатное состояние вещества может измениться, поэтому в физике твёрдое тело – тело, имеющее кристаллическое строение и обладающее дальним порядком.

 

 

4.6.2. Типы связей в кристаллах.
Виды кристаллических структур



Типы кристаллов и кристаллических решеток изучает наука кристаллография. Геометрически кристаллические решётки представляют собой призмы или пирамиды с правильным многоугольником в основании: По типу связей частиц выделены кристаллические структуры:

1) атомная – в узлах находятся нейтральные атомы, объединяемые ковалентными связями (алмаз, графит, кремний и др.);

2) ионная – в узлах находятся положительные и отрицательные ионы, удерживаемые силами электрического взаимодействия (Na+ Cl и др.);

3) молекулярная – в узлах находятся нейтральные молекулы, между которыми действуют силы межмолекулярного взаимодействия (нафталин, твёрдый азот, сухой лед , лед и др.);

4) металлическая – в узлах находятся положительно заряженные ионы металла, между узлами движутся свободные электроны.

Плавление и кристаллизация

При нагревании аморфного тела (п.4.6) амплитуда движения его молекул возрастает, тело становится пластичным (мягким, а затем и жидким). При охлаждении подвижность молекул снижается, вещество затвердевает. При этом внутренняя структура вещества не меняется. Эти процессы сопровождаются плавным изменением температуры.

Кристаллические вещества (п.4.6.2) находятся в твёрдом состоянии, пока атомы не обладают энергией движения, достаточной для преодоления электрических сил, удерживающих кристаллическую решётку. При достаточном нагревании колебания атомов возрастают, дальний порядок и кристаллическая решётка разрушаются, твёрдое тело превращается в жидкость.

· Температура плавления зависит от вещества и повышается при увеличении внешнего давления.

· При плавлении внутренняя энергия вещества увеличивается.

Температура кристаллизации равна температуре плавления, а удельная теплотакристаллизации равна удельной теплоте плавления (п.3.1.5).

Процесс кристаллизации начинается вокруг примесей, пылинок и др. нарушений чистоты вещества, которые становятся центрами кристаллизации.

· Некоторые вещества (состоящие из удлинённых палочкообразных молекул) при определённых условиях имеют структурные свойства, промежуточные между кристаллом и жидкостью. Их называют жидкими кристаллами. При охлаждении жидкие кристаллы превращаются в твёрдые.

 

 

График фазовых переходов

Зависимость температуры Т от времени t для различных фазовых состояний вещества имеет вид:

 

T

 

T4

 

T3

 

T2

 

 

T1

 

– начальная (конечная) температура твердого тела;

– температура плавления (кристаллизации) вещества;

– температура парообразония (конденсации);

– максимальная температура;

– теплота нагревания (охлаждения) твердого тела;

– теплота плавления (кристализации);

- теплота нагревания (охлаждения) жидкости;

– теплота парообразования (конденсации);

– теплота нагревания (охлаждения) газа.

Электромагнетизм

Многие явления природы (вспышка молнии, взаимодействия магнитов, атомов в твёрдых телах и пр.) можно объяснить только с точки зрения электромагнетизма.

Электромагнетизм – раздел физики, в котором изучаются электрические и магнитные явления.

· В электромагнетизме явления природы объясняют с помощью понятий электрического заряда (п.5.1.1.1), электрического (п.5.1.1.5) и магнитного (п.5.2.1) полей.

Электрические явления – совокупность явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием электрических зарядов, осуществляемым посредством электрического поля.

Магнитные явления – совокупность явлений, связанных с взаимодействиями между электрическими токами (п.5.1.2.1), между электрическими токами и магнитами и между магнитами, осуществляемыми посредством магнитного поля.

Традиционно электромагнетизм делят на два раздела:

1. Электричество – раздел электромагнетизма, в котором изучаются электрические явления.

2. Магнетизм– раздел электромагнетизма, в котором изучаются магнитные явления.

Электричество

Электростатика

Электростатика – раздел электричества, в котором изучаются взаимодействие и условия равновесия неподвижных относительно ИСО электрических зарядов.

5.1.1.1. Электрический заряд. Электромагнитные
взаимодействия. Электризация тел

Положим бумажку на стол и несколько раз с нажимом проведём по ней пластмассовой палочкой. Можно отметить, что бумажка притягивается к палочке. Значит, в результате трения они приобрели новое свойство или, как говорят, стали наэлектризованными.

Наэлектризованное тело – тело, обладающее свойствами, проявляющимися в электрических явлениях.

Необходима количественная мера свойств наэлектризованного тела.

Электрический заряд (Q; q) – мера свойств наэлектризованных тел, проявляющихся в электрических явлениях [Q] = 1 Кл – кулон.

Взаимодействия наэлектризованных тел относят к электромагнитным взаимодействиям.

Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие между электрически заряженными телами и (или) частицами.

Электризация– процесс сообщения телу (либо перераспределения между частями тела) электрического заряда.

· Одним из способов электризации является трение.

· Из опытов известно, что существует два вида электрических зарядов. Их условно называют положительными и отрицательными.

5.1.1.2. Взаимодействие точечных электрических зарядов.
Закон сохранения электрического заряда

Точечный заряд – заряд, расположенный на теле, размеры которого пренебрежимо малы.

С высокой степенью точности заряд, расположенный на небольшом металлическом шарике, можно считать точечным.

Из опытов известно:

1) одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются;

2) наименьший (элементарный) электрический заряд, существующий в природе – заряд электрона е = Кл .

· Заряд тела q = N×е , где N – количество элементарных зарядов е в заряде q.

Электрически замкнутая система тел (ЭЗСТ) – система, тела которой не обмениваются зарядами с внешними телами.

3) Во всех ЭЗСТ выполняется закон сохранения электрического заряда: в электрически замкнутой системе тел полный электрический заряд (сумма величин положительного и отрицательного зарядов) остаётся постоянным.

Значит, электрический заряд не возникает из ничего и не исчезает бесследно и может переходить от одного тела к другому при электромагнитных взаимодействиях.

· Фундаментальный закон сохранения электрического заряда был сформулирован в 1747 г. Бенджамином Франклином (1706–1790, США).

Закон Кулона

Взаимодействие точечных зарядов можно изучать, проводя опыты с небольшими металлическими шариками, подвешенными на тонких нерастяжимых нитях.

В 1785 г. Шарль Кулон (1736–1806, Франция) установил и сформулировал закон, известный как основной закон электростатики (закон Кулона): электрическая (кулоновская) сила Fк взаимодействия двух точечных электрических зарядов q1 и q2 в вакууме прямо пропорциональна произведению их величин, обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды.

– коэффициент пропорциональности.

5.1.1.4. Электрическая постоянная.
Диэлектрическая проницаемость среды

В ряде случаев для упрощения расчётов k удобно представлять в виде: . Тогда .

Электрическая постоянная – коэффициент .

· Сила взаимодействия зарядов в среде меньше, чем в вакууме.

Относительная диэлектрическая проницаемость среды (e) – величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в среде (Fс) меньше, чем в вакууме ( ).

Тогда .

Абсолютная диэлектрическая проницаемость среды – произведение e0×e.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.