Ami nem vonatkozik az amorf testekre. Amorf testek: jellemzők, leírás és tulajdonságok

Nem szabad elfelejteni, hogy a Földön nem minden testnek van kristályszerkezete. A szabály alóli kivételeket "amorf testeknek" nevezik. Miben különböznek? E kifejezés amorf fordítása alapján feltételezhető, hogy az ilyen anyagok alakjukban vagy típusukban különböznek a többiektől. Az úgynevezett kristályrács hiányáról beszélünk. A felosztási folyamat, amelyben az oldalak megjelennek, nem következik be. Az amorf testek abban is különböznek, hogy nem függnek a környezet, és tulajdonságaik állandóak. Az ilyen anyagokat izotrópnak nevezik.

Az amorf testek kis jellemzője

Az iskolai fizika tanfolyamból felidézheti ezt amorf anyagok ilyen felépítésűek, amelyben a bennük lévő atomok kaotikus sorrendben vannak elrendezve. Csak a szomszédos építményeknek lehet megfelelő helye, ahol ilyen elrendezés szükséges. De még mindig analógiát mutatva a kristályokkal, az amorf testek nem rendelkeznek a molekulák és atomok szigorú rendezésével (a fizikában ezt a tulajdonságot "nagy hatótávolságú rendnek" nevezik). A kutatás eredményeként kiderült, hogy ezek az anyagok szerkezetükben hasonlóak a folyadékokhoz.

Egyes testek (példaként vehetünk szilícium -dioxidot, amelynek képlete SiO 2) egyszerre lehetnek amorf állapotban és kristályos szerkezetűek. A kvarc az első változatban szabálytalan rácsszerkezettel rendelkezik, a másodikban - szabályos hatszög.

Az ingatlan száma 1

Amint fentebb említettük, az amorf testeknek nincs kristályrácsuk. Atomjaik és molekuláik elhelyezkedési sorrendje rövid, ez lesz az első megkülönböztető jellemzője ezen anyagokból.

2. számú ingatlan

Ezeket a testeket megfosztják a folyékonyságtól. Az anyagok második tulajdonságának jobb megmagyarázása érdekében ezt a viasz példájával tehetjük meg. Nem titok, hogy ha vizet öntesz egy tölcsérbe, az csak ki fog folyni belőle. Ugyanez történik minden más folyékony anyaggal. És a tulajdonságok amorf testek ne engedje meg nekik, hogy ilyen "trükköket" hajtsanak végre. Ha a viaszt tölcsérbe helyezzük, akkor először eloszlik a felületen, és csak ezután kezd lefolyni róla. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az anyagban lévő molekulák az egyik egyensúlyi helyzetből egy teljesen másba ugrálnak, anélkül, hogy alapvető helyük lenne.

Ingatlanszám 3

Ideje beszélni az olvadási folyamatról. Emlékeztetni kell arra, hogy az amorf anyagoknak nincs meghatározott hőmérséklete, amelynél az olvadás elkezdődik. A fok emelkedésével a test fokozatosan lágyabbá válik, majd folyadékká válik. A fizikusok mindig nem arra a hőmérsékletre összpontosítanak, amelyen ez a folyamat elkezdődött, hanem az olvadás megfelelő hőmérsékleti tartományára.

4. számú ingatlan

Fentebb már említettük. Az amorf testek izotrópok. Vagyis tulajdonságaik bármely irányban változatlanok, még akkor is, ha a helyeken való tartózkodás feltételei eltérőek.

Az ingatlan száma 5

Minden ember legalább egyszer megfigyelte, hogy egy bizonyos idő alatt az üveg zavarossá vált. Az amorf testek ezen tulajdonsága megnövekedett belső energiával jár (többszörösen magasabb, mint a kristályoké). Emiatt ezek az anyagok maguk is nyugodtan kristályos állapotba kerülhetnek.

Átmenet a kristályos állapotba

Egy bizonyos idő elteltével minden amorf test kristályos állapotba kerül. Ez megfigyelhető az ember szokásos életében. Például, ha több hónapra elhagyja a nyalókát vagy a mézet, észre fogja venni, hogy mindkettő elvesztette átláthatóságát. Az átlagember azt fogja mondani, hogy csak cukrozták. Valóban, ha összetöri a testet, észre fogja venni a cukorkristályok jelenlétét.

Tehát, ha erről beszélünk, tisztázni kell, hogy a spontán átalakulás egy másik állapotba annak a ténynek köszönhető, hogy az amorf anyagok instabilak. Összehasonlítva őket kristályokkal, megérthetjük, hogy az utóbbiak sokszor erősebbek. A tény az intermolekuláris elméletnek köszönhetően magyarázható. Szerinte a molekulák folyamatosan ugrálnak egyik helyről a másikra, és ezáltal kitöltik az üregeket. Idővel stabil kristályrács képződik.

Olvadó amorf testek

Az amorf testek olvadásának folyamata az a pillanat, amikor a hőmérséklet emelkedésével az atomok közötti összes kötés felbomlik. Ekkor az anyag folyadékká válik. Ha az olvadás körülményei olyanok, hogy a nyomás a teljes időszak alatt azonos, akkor a hőmérsékletet is rögzíteni kell.

Folyékony kristályok

A természetben léteznek folyadékkristályos szerkezetű testek. Általában a szerves anyagok listáján szerepelnek, és molekuláik fonalasak. A szóban forgó testek folyadékok és kristályok tulajdonságaival rendelkeznek, nevezetesen folyékonysággal és anizotrópiával.

Az ilyen anyagokban a molekulák egymással párhuzamosan helyezkednek el, azonban rögzítetlen távolság van közöttük. Folyamatosan mozognak, de nem szívesen változtatnak tájékozódásukon, ezért folyamatosan ugyanabban a helyzetben vannak.

Amorf fémek

Az amorf fémeket az egyszerű ember jobban ismeri, mint fémüveget.

1940 -ben a tudósok elkezdtek beszélni e testek létezéséről. Már ekkor vált ismertté, hogy a kifejezetten vákuumos lerakással nyert fémek nem rendelkeznek kristályrácsokkal. És csak 20 évvel később gyártották az első ilyen típusú poharat. Speciális figyelem nem idézte fel a tudósok körében; és csak 10 évvel később amerikai és japán szakemberek kezdtek beszélni róla, majd koreai és európai.

Az amorf fémek keménységükben különböznek egymástól magas szint szilárdság és korrózióállóság.

« Fizika - 10. évfolyam

A kristályos szerkezetű szilárd anyagok mellett, amelyeket az atomok elrendezésének szigorú rendje jellemez, vannak amorf szilárd anyagok.

Az amorf testeknek nincs szigorú sorrendjük az atomok elrendezésében. Csak a legközelebbi szomszéd atomok vannak elrendezve bizonyos sorrendben. De nincs szigorú megismételhetőség ugyanazon szerkezeti elem minden irányában, ami a kristályokra jellemző, amorf testekben. Az amorf testek atomok elrendezésében és viselkedésükben hasonlóak a folyadékokhoz. Gyakran ugyanaz az anyag kristályos és amorf állapotban is lehet.

Az elméleti kutatás szilárd anyagok előállításához vezet, amelyek tulajdonságai teljesen szokatlanok. Lehetetlen lenne ilyen szerveket próba és tévedés útján megszerezni. A tranzisztorok létrehozása, amelyekről később lesz szó, szemléletes példája annak, hogyan vezetett a szilárd anyagok szerkezetének megértése forradalomhoz az összes rádiótechnika területén.

A meghatározott mechanikai, mágneses, elektromos és egyéb tulajdonságokkal rendelkező anyagok beszerzése az egyik fő irány modern fizika szilárd test.

Ha van egy bizonyos olvadáspontja az fontos jel kristályos anyagok. Ezen az alapon könnyen megkülönböztethetők az amorf testektől, amelyeket szilárd anyagoknak is neveznek. Ide tartoznak különösen az üvegek, erősen viszkózus gyanták, műanyagok.

Az amorf anyagok (ellentétben a kristályos anyagokkal) nem rendelkeznek határozott olvadásponttal - nem olvadnak, hanem lágyulnak. Melegítéskor például egy üvegdarab keményből először puha lesz, könnyen hajlítható vagy nyújtható; többel magas hőmérsékletű a darab elkezdi megváltoztatni alakját saját gravitációja hatására. Melegítés közben a vastag, viszkózus massza felveszi az edény alakját, amelyben fekszik. Ez a massza eleinte sűrű, mint a méz, majd mint a tejföl, végül majdnem ugyanolyan alacsony viszkozitású folyadék lesz, mint a víz. Itt azonban lehetetlen jelezni a szilárd anyag folyadékká való átmenetének bizonyos hőmérsékletét, mivel az nem létezik.

Ennek oka az amorf testek és a kristályos szerkezetek közötti alapvető különbségben rejlik. Az amorf testek atomjai véletlenszerűen vannak elrendezve. Az amorf testek szerkezetükben az ekidosti -ra emlékeztetnek. Az ls6 atomok véletlenszerűen vannak elrendezve tömör üvegben. Ez azt jelenti, hogy az üveg hőmérsékletének növekedése csak növeli a molekulák rezgéstartományát, és fokozatosan nagyobb és nagyobb mozgásszabadságot biztosít számukra. Ezért az üveg fokozatosan lágyul, és nem mutat éles "szilárd-folyadék" átmenetet, amely a molekulák szigorú sorrendben való rendezetlenségéről a rendezetlenre való átmenetre jellemző.

Fúziós hő

Az olvasztási hő az a hőmennyiség, amelyet állandó nyomáson és az olvadáspontnak megfelelő állandó hőmérsékleten kell átadni egy anyagnak ahhoz, hogy szilárd kristályos állapotából folyadékba kerüljön.

A fúziós hő egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amely egy anyag folyékony állapotból történő kristályosodása során szabadul fel.

Az olvadás során az anyaghoz juttatott összes hőt a molekulák potenciális energiájának növelésére fordítják. A mozgási energia nem változik, mivel az olvadás állandó hőmérsékleten történik.

Kísérletileg tanulmányozva az azonos tömegű különböző anyagok olvadását, megállapítható, hogy különböző hőmennyiségek szükségesek ahhoz, hogy folyadékká alakuljanak. Például egy kilogramm jég megolvasztásához 332 J energiát kell elköltenie, és 1 kg ólom megolvasztásához - 25 kJ.

Azt a fizikai mennyiséget, amely megmutatja, hogy mennyi hőt kell átadni az 1 kg súlyú kristályos testnek ahhoz, hogy az olvadási hőmérsékleten teljesen folyékony állapotba kerüljön, fúziós hőnek nevezzük.

A fajlagos fúziós hőt joule / kilogramm (J / kg) -ban mérik, és görög X betűvel (lambda) jelölik.

A kristályosodás fajlagos hője megegyezik az olvadás fajlagos hőjével, mivel a kristályosodás során ugyanannyi hő szabadul fel, mint az olvasztás során. Így például amikor az 1 kg tömegű víz megfagy, ugyanaz a 332 J energia szabadul fel, amely ugyanannak a jégtömegnek a vízzé alakításához szükséges.

Ahhoz, hogy megtalálja a tetszőleges tömegű kristályos test megolvasztásához szükséges hőmennyiséget vagy az összeolvadási hőt, szüksége van fajlagos hő ennek a testnek az olvadáspontja megszorozva tömegével:

A test által kibocsátott hőmennyiség negatívnak tekinthető. Ezért az m tömegű anyag kristályosodása során felszabaduló hőmennyiség kiszámításakor ugyanazt a képletet kell használnia, de mínusz jellel.

>> Fizika: Amorf testek

Nem minden szilárd anyag kristály. Sok amorf test létezik. Miben különböznek a kristályoktól?
Az amorf testeknek nincs szigorú sorrendjük az atomok elrendezésében. Csak a legközelebbi szomszéd atomok vannak elrendezve bizonyos sorrendben. De nincs szigorú megismételhetőség ugyanazon szerkezeti elem minden irányában, ami a kristályokra jellemző, amorf testekben.
Az amorf testek atomok elrendezésében és viselkedésükben hasonlóak a folyadékokhoz.
Gyakran ugyanaz az anyag kristályos és amorf állapotban is lehet. Például a kvarc SiO 2 kristályos és amorf formában is lehet (szilícium -dioxid). A kvarc kristályos alakja vázlatosan ábrázolható szabályos hatszögek rácsaként ( 12.6. Ábra, a). A kvarc amorf szerkezete is rács alakú, de szabálytalan alakú... A hatszögekkel együtt ötszögeket és heptagonokat ( 12.6. Ábra, b).
Az amorf testek tulajdonságai. Minden amorf test izotróp, azaz az övék fizikai tulajdonságok minden irányban azonosak. Az amorf testek közé tartozik az üveg, gyanta, gyanta, cukorka stb.
Külső hatások hatására az amorf testek rugalmas tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a szilárd anyagok, és folyékonyak, mint a folyadék. Tehát rövid távú hatásokkal (becsapódásokkal) szilárd anyagként viselkednek, és erős ütéssel darabokra szakadnak. De nagyon hosszú expozíció esetén az amorf testek áramlanak. Magad is láthatod, ha türelmes vagy. Kövesse nyomon a gyantadarabot, amely kemény felületen fekszik. Fokozatosan a gyanta elterjed rajta, és minél magasabb a gyanta hőmérséklete, annál gyorsabban történik.
Az amorf testek atomjainak vagy molekuláinak, mint egy folyadék molekuláinak, van egy bizonyos "letelepedett életük" - az egyensúlyi helyzet körüli lengés ideje. De a folyadékokkal ellentétben ez az idő nagyon hosszú számukra.
Szóval, var t= 20 ° C, az "ülő élet" ideje körülbelül 0,1 s. Ebből a szempontból az amorf testek közel állnak a kristályokhoz, mivel az atomok ugrásai az egyik egyensúlyi helyzetből a másikba viszonylag ritkán fordulnak elő.
Az alacsony hőmérsékletű amorf testek tulajdonságaikban a szilárd anyagokra hasonlítanak. Szinte nem folyékonyak, de a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan lágyulnak, és tulajdonságaik egyre inkább megközelítik a folyadékokét. Ennek oka az, hogy a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan gyakoribbá válnak az atomok ugrásai az egyik egyensúlyi helyzetből a másikba. Meghatározott olvadáspont az amorf testek a kristályosokkal ellentétben nem.
Folyékony kristályok. A természetben vannak olyan anyagok, amelyek egyidejűleg rendelkeznek egy kristály és egy folyadék alapvető tulajdonságaival, nevezetesen az anizotrópiával és a folyékonysággal. Ezt az anyagállapotot ún folyékony kristály... A folyékony kristályok elsősorban szerves anyag, amelynek molekulái hosszú cérna alakúak vagy lapos lemezek.
Tekintsük a legegyszerűbb esetet, amikor egy folyékony kristályt fonalas molekulák képeznek. Ezek a molekulák párhuzamosak egymással, de véletlenszerűen eltolódnak, vagyis a rend, a közönséges kristályokkal ellentétben, csak egy irányban létezik.
A termikus mozgás során ezen molekulák középpontjai véletlenszerűen mozognak, de a molekulák orientációja nem változik, és párhuzamosak maradnak önmagukkal. A molekulák szigorú orientációja nem a kristály teljes térfogatában létezik, hanem a doméneknek nevezett kis régiókban. A fény törése és visszaverődése a tartomány határán történik, ezért a folyadékkristályok átlátszatlanok. A két vékony lemez közé helyezett folyadékkristályos rétegben, amelyek közötti távolság 0,01-0,1 mm, párhuzamos 10-100 nm mélyedésekkel azonban minden molekula párhuzamos lesz, és a kristály átlátszó lesz. Ha a folyadékkristály egyes részeire elektromos feszültséget kapcsolnak, akkor a folyadékkristály állapota megzavarodik. Ezek a területek átlátszatlanná válnak és ragyogni kezdenek, míg a nem stresszes területek sötétek maradnak. Ezt a jelenséget LCD TV -képernyők létrehozására használják. Meg kell jegyezni, hogy maga a képernyő hatalmas számú elemből és elektronikus áramkör egy ilyen képernyő kezelése rendkívül nehéz.
Szilárdtest fizika. Az emberiség mindig is szilárd anyagokat használt és használ. De ha korábban a szilárdtest -fizika elmaradt a közvetlen tapasztalatokra épülő technológia fejlődésétől, akkor most a helyzet megváltozott. Az elméleti kutatás szilárd anyagok létrehozásához vezet, amelyek tulajdonságai teljesen szokatlanok.
Lehetetlen lenne ilyen szerveket próba és tévedés útján megszerezni. A tranzisztorok létrehozása, amelyekről később lesz szó, szemléletes példája annak, hogyan vezetett a szilárd anyagok szerkezetének megértése forradalomhoz az összes rádiótechnika területén.
Meghatározott mechanikai, mágneses, elektromos és egyéb tulajdonságokkal rendelkező anyagok beszerzése a modern szilárdtest -fizika egyik fő iránya. A világ fizikusainak mintegy fele jelenleg ezen a területen dolgozik.
Az amorf testek köztes helyzetet foglalnak el a kristályos szilárd anyagok és folyadékok között. Atomaik vagy molekuláik relatív sorrendben vannak elrendezve. A szilárd anyagok (kristályos és amorf) szerkezetének megértése lehetővé teszi anyagok létrehozását adott tulajdonságokat.

???
1. Mi a különbség az amorf és a kristályos testek között?
2. Mondjon példákat amorf testekre!
3. Felmerülne az üvegfúvás szakma, ha az üveg kristályos test lenne, és nem amorf?

G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky, 10. fizika

A lecke tartalma lecke vázlata támogatja keret lecke bemutatása gyorsító módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önellenőrző műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések retorikai kérdések a diákoktól Illusztrációk audio, videoklipek és multimédia fotók, képek, diagramok, táblázatok, sémák humor, anekdoták, viccek, képregény példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők kivonatok cikkek chipek a kíváncsi csalólapokhoz tankönyvek alapvető és további szókincs mások Tankönyvek és leckék fejlesztésehibajavítások az oktatóanyagban az innováció tankönyvi elemeinek töredékének frissítése a leckében, az elavult ismeretek újakkal való felváltása Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv egy évre iránymutatásokat vita napirendje Integrált leckék

Ha bármilyen javítása vagy javaslata van ehhez a leckéhez,

OKTATÁSI MINISZTÉRIUM

FIZIKAI OSZTÁLY 8

Beszámoló a témáról:

„Amorf testek. Amorf testek olvadása. "

8. "b" osztályos tanuló:

2009

Amorf testek.

Csináljunk egy kísérletet. Szükségünk van egy darab gyurmára sztearikum gyertyaés elektromos kandalló. Helyezze az agyagot és a gyertyát a kandallótól egyenlő távolságra. Egy idő után a sztearin egy része megolvad (folyadékká válik), és egy része szilárd darab formájában marad. A gyurma ugyanakkor csak kissé lágyul. Egy idő után az összes sztearin megolvad, és a gyurma fokozatosan "korrodálódik" az asztal felülete mentén, és egyre jobban lágyul.

Tehát vannak olyan testek, amelyek olvadáskor nem lágyulnak meg, hanem szilárd állapotukból azonnal folyadékká válnak. Az ilyen testek olvasztása során mindig lehetséges a folyadék elválasztása a test még nem olvadt (szilárd) részétől. Ezek a testek - kristályos. Léteznek szilárd anyagok is, amelyek hevítéskor fokozatosan lágyulnak, egyre folyékonyabbá válnak. Az ilyen testek esetében lehetetlen megjelölni azt a hőmérsékletet, amelyen folyékonyvá (olvadék) alakulnak. Ezeket a testeket ún amorf.

Végezzük el a következő kísérletet. Tegyen egy darab gyantát vagy viaszt egy üvegtölcsérbe, és hagyja meleg szobában. Körülbelül egy hónap múlva kiderül, hogy a viasz tölcsér alakot öltött, sőt "jet" formájában kezdett kifolyni belőle (1. ábra). Ellentétben a kristályokkal, amelyek szinte örökre megőrzik formájukat, az amorf testek folyékonyak még alacsony hőmérsékleten is. Ezért nagyon sűrű és viszkózus folyadéknak tekinthetők.

Az amorf testek szerkezete. Az elektronmikroszkóppal, valamint a röntgensugarakkal végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy az amorf testekben nincs szigorú rend a részecskék elrendezésében. Vessen egy pillantást, a 2. ábra a részecskék kristályos kvarcban, a jobb oldalon pedig amorf kvarcban való elrendezését mutatja. Ezek az anyagok azonos részecskékből - szilícium -oxid SiO 2 molekulákból állnak.

A kvarc kristályos állapotát akkor kapjuk meg, ha az olvadt kvarcot lassan lehűtjük. Ha az olvadék lehűlése gyors, akkor a molekuláknak nem lesz idejük rendezett sorokban "felsorakozni", és amorf kvarcot kapunk.

Az amorf testek részecskéi folyamatosan és véletlenszerűen rezegnek. A kristályrészecskéknél gyakrabban ugrálhatnak egyik helyről a másikra. Ezt megkönnyíti, hogy az amorf testek részecskéi egyenlőtlenül sűrűn helyezkednek el: üregek vannak közöttük.

Az amorf testek kristályosodása. Idővel (néhány hónap, év) az amorf anyagok spontán kristályos állapotba kerülnek. Például a cukorka vagy a friss méz, amelyet egyedül hagynak meleg helyen, néhány hónap múlva zavarossá válik. Azt mondják, hogy a cukrot és a mézet "cukrozzák". Ha nyalókát törünk vagy kanalat kanalazunk, valóban látni fogjuk a képződött cukor kristályokat.

Az amorf testek spontán kristályosodása azt jelzi, hogy egy anyag kristályos állapota stabilabb, mint az amorf. Az intermolekuláris elmélet ezt így magyarázza. A vonzás-taszítás intermolekuláris erői arra kényszerítik az amorf test részecskéit, hogy főként oda ugorjanak, ahol üregek vannak. Az eredmény a korábbinál rendezettebb részecske -elrendezés, vagyis polikristály képződik.

Olvadó amorf testek.

A hőmérséklet emelkedésével a szilárd anyagok atomjainak rezgésmozgásának energiája növekszik, és végül eljön az a pillanat, amikor az atomok közötti kötések megszakadnak. Ebben az esetben a szilárd anyag folyékony állapotba kerül. Ezt az átmenetet ún olvasztó. Rögzített nyomáson az olvadás szigorúan meghatározott hőmérsékleten történik.

Azt a hőmennyiséget, amely szükséges ahhoz, hogy az anyag tömegegységét olvadási hőmérsékleten folyadékká alakítsák, fúziós hőnek nevezzük λ .

Egy anyag megolvasztása tömeggel m a következő hőmennyiséget kell elkölteni:

Q = λ m .

Az amorf testek olvadásának folyamata eltér a kristályos testek olvadásától. A hőmérséklet emelkedésével az amorf testek fokozatosan lágyulnak, viszkózusak lesznek, amíg folyadékká nem válnak. Az amorf testeknek, a kristályokkal ellentétben, nincs meghatározott olvadáspontjuk. Ebben az esetben az amorf testek hőmérséklete folyamatosan változik. Ennek oka az, hogy amorf szilárd anyagokban, akárcsak folyadékokban, a molekulák mozoghatnak egymáshoz képest. Fűtéskor a sebességük nő, a köztük lévő távolság nő. Ennek eredményeképpen a test egyre lágyabbá válik, amíg folyadékká nem válik. Az amorf testek megszilárdulása közben hőmérsékletük is folyamatosan csökken.