|
Кристаллическое состояние веществаМеханические 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. 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 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. 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 F к взаимодействия двух точечных электрических зарядов q 1 и q 2 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. 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 (F с) меньше, чем в вакууме (). Тогда . Абсолютная диэлектрическая проницаемость среды – произведение e 0× e. Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|