-->
Àìîðôíûå òåëà. Ôèçèêà 10 êë.
< !-- ot vovana -->
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 8. Òâåðäûå òåëà è èõ ïðåâðàùåíèå â æèäêîñòè

 


§ 8.3. Àìîðôíûå òåëà

Íå âñå òâåðäûå òåëà — êðèñòàëëû. Ñóùåñòâóåò ìíîæåñòâî àìîðôíûõ* òåë. ×åì îíè îòëè÷àþòñÿ îò êðèñòàëëîâ?

    * Îò ãðå÷åñêîãî ñëîâà amorphos — áåñôîðìåííûé.

Òåïëîâûå, ýëåêòðè÷åñêèå è îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà àìîðôíûõ òåë îäèíàêîâû ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì: àìîðôíûå òåëà èçîòðîïíû. Ïðèçíàêîì àìîðôíîãî òåëà ÿâëÿåòñÿ íåïðàâèëüíàÿ ôîðìà ïîâåðõíîñòè ïðè èçëîìå. Êðèñòàëëû æå ïðè èçëîìå äàþò ïëîñêèå (èëè ñòóïåí÷àòûå) ïîâåðõíîñòè.

 çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé îòâåðäåâàíèÿ ðàñïëàâà (íàïðèìåð, â çàâèñèìîñòè îò ðåæèìà åãî îõëàæäåíèÿ) â àìîðôíîì ñîñòîÿíèè ìîãóò îêàçàòüñÿ è òàêèå âåùåñòâà, êîòîðûå îáû÷íî èìåþò êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Òàê, êðèñòàëë êâàðöà, åñëè åãî ðàñïëàâèòü (ýòî ïðîèñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 1700 °Ñ), ïðè áûñòðîì îõëàæäåíèè îáðàçóåò òàê íàçûâàåìûé ïëàâëåíûé êâàðö. Ýòîò êâàðö èìååò ìåíüøóþ ïëîòíîñòü, ÷åì êðèñòàëëè÷åñêèé, è îáëàäàåò îäèíàêîâûìè ñâîéñòâàìè ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì.

Ñõîäñòâî àìîðôíûõ òåë ñ æèäêîñòÿìè

Àìîðôíûå òåëà ìû ñ÷èòàåì òâåðäûìè, òàê êàê îíè, ïîäîáíî êðèñòàëëè÷åñêèì òåëàì, ñîõðàíÿþò ñâîþ ôîðìó. Îäíàêî ïî ïðîøåñòâèè áîëåå èëè ìåíåå äëèòåëüíîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè àìîðôíûå òåëà âñå æå èçìåíÿþò ñâîþ ôîðìó ïîä äåéñòâèåì, íàïðèìåð, ñèëû òÿæåñòè. Ýòî äåëàåò èõ ïîõîæèìè íà æèäêîñòè. Òàê, äëèííàÿ ñòåêëÿííàÿ òðóáêà, ïîëîæåííàÿ íà îïîðû, â êîíöå êîíöîâ ïîä äåéñòâèåì ñèëû òÿæåñòè ïðîãèáàåòñÿ. Êóñêè âàðà* â âîðîíêå ñ òå÷åíèåì âðåìåíè î÷åíü ìåäëåííî ïðîñà÷èâàþòñÿ â îòâåðñòèå âîðîíêè è âûõîäÿò èç íåå â âèäå ñòåðæíÿ. Åñëè íà äíî ñîñóäà ïîëîæèòü ïðîáêó, íà íåå êóñî÷êè âàðà, à ñâåðõó íà âàð ïîëîæèòü êóñîê ñâèíöà, òî ÷åðåç äîñòàòî÷íî áîëüøîé ïðîìåæóòîê âðåìåíè êóñêè âàðà ñîëüþòñÿ â ñïëîøíîå òåëî ñ ãîðèçîíòàëüíîé ïîâåðõíîñòüþ, ñâèíåö îïóñòèòñÿ íà äíî, à ïðîáêà âñïëûâåò íà ïîâåðõíîñòü. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû òàêèå èçìåíåíèÿ ôîðìû ïðîèñõîäÿò áûñòðåå. Òàêèì îáðàçîì, âàð ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê î÷åíü âÿçêóþ æèäêîñòü.

Ïåðåõîä àìîðôíûõ òåë â êðèñòàëëè÷åñêèå

Àìîðôíîå ñîñòîÿíèå íåóñòîé÷èâî, è ðàíî èëè ïîçäíî âåùåñòâî èç àìîðôíîãî ñîñòîÿíèÿ ïåðåõîäèò â êðèñòàëëè÷åñêîå. Ïî ïðîøåñòâèè áîëåå èëè ìåíåå äëèòåëüíîãî ïðîìåæóòêó âðåìåíè â àìîðôíîì ñòåêëå ïîä âëèÿíèåì óäàðíûõ íàãðóçîê îáðàçóþòñÿ ìåëêèå êðèñòàëëû — ñòåêëî ìóòíååò. Àìîðôíûé ñòåêëîâèäíûé ñàõàðíûé ëåäåíåö çàñàõàðèâàåòñÿ — ïîêðûâàåòñÿ êðèñòàëëàìè ñàõàðà è ò. ä.

Èíîãäà ïåðåõîä âåùåñòâà èç àìîðôíîãî ñîñòîÿíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîå ïðîèñõîäèò äîñòàòî÷íî áûñòðî. Òàê, àìîðôíàÿ ïëàñòè÷åñêàÿ ñåðà îáðåòàåò êðèñòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà çà íåñêîëüêî ÷àñîâ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, àðõåîëîãè îáíàðóæèâàþò ñòåêëÿííûå óêðàøåíèÿ, íå èçìåíèâøèå ñâîåãî âèäà çà íåñêîëüêî ñîòåí ëåò.

Áëèæíèé ïîðÿäîê

 àìîðôíûõ òåëàõ ñëàãàþùèå åãî ÷àñòèöû íå èìåþò îïðåäåëåííîãî ðàñïîëîæåíèÿ ïî âñåìó îáúåìó òåëà, êàê â êðèñòàëëå.  ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ (ìîëåêóë) àìîðôíîãî òåëà íàáëþäàåòñÿ áåñïîðÿäîê. Òîëüêî áëèæíèå àòîìû — ñîñåäè ðàñïîëàãàþòñÿ â îòíîñèòåëüíîì ïîðÿäêå. Íî ñòðîãîé ïîâòîðÿåìîñòè âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà ñòðóêòóðû, êîòîðàÿ õàðàêòåðíà äëÿ êðèñòàëëîâ, â àìîðôíûõ òåëàõ íåò. Íàáëþäàåòñÿ ëèøü òàê íàçûâàåìûé áëèæíèé ïîðÿäîê. Íà ðèñóíêå 8.13, à ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåí ôðàãìåíò êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè êâàðöà — ñîâîêóïíîñòü ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ. Äëÿ ñðàâíåíèÿ íà ðèñóíêå 8.13, á èçîáðàæåíà ðåøåòêà àìîðôíîãî êâàðöà. Ðåøåòêà èìååò íåïðàâèëüíóþ ôîðìó: íàðÿäó ñ øåñòèóãîëüíèêàìè âñòðå÷àþòñÿ ïÿòè- è ñåìèóãîëüíèêè è ò. ä.

áëèæíèé ïîðÿäîê

Îáúÿñíåíèå ñâîéñòâ àìîðôíûõ òåë

Áåñïîðÿäîê â ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ àìîðôíûõ òåë ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ñðåäíèå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó àòîìàìè ïî ðàçíûì íàïðàâëåíèÿì îêàçûâàþòñÿ îäèíàêîâûìè. Ïîýòîìó àìîðôíûå òåëà èçîòðîïíû.

Ñõîäñòâî àìîðôíûõ òåë ñ æèäêîñòÿìè îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî àòîìû è ìîëåêóëû àìîðôíûõ òåë, ïîäîáíî ìîëåêóëàì æèäêîñòè, èìåþò îïðåäåëåííîå âðåìÿ «îñåäëîé æèçíè» — êîíå÷íîå âðåìÿ êîëåáàíèé îêîëî ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ. Íî â îòëè÷èå îò æèäêîñòåé ýòî âðåìÿ âåëèêî.  ýòîì îòíîøåíèè àìîðôíûå òåëà áëèçêè ê êðèñòàëëè÷åñêèì, òàê êàê ïåðåñêîêè àòîìîâ èç îäíîãî ïîëîæåíèÿ â äðóãîå ïðîèñõîäÿò ðåäêî.

Ïî ìåðå ïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû àìîðôíûå òåëà ïîñòåïåííî ðàçìÿã÷àþòñÿ. Ýòî ïðîèñõîäèò ïîòîìó, ÷òî ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ó÷àùàþòñÿ ïåðåñêîêè àòîìîâ èç îäíîãî ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ â äðóãîå. Îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ ó àìîðôíûõ òåë â îòëè÷èå îò êðèñòàëëè÷åñêèõ íåò. Ïîýòîìó àìîðôíûå òâåðäûå òåëà ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïåðåîõëàæäåííûå æèäêîñòè ñ î÷åíü áîëüøîé âÿçêîñòüþ.

Óïîðÿäî÷åííîìó ðàñïîëîæåíèþ àòîìîâ êðèñòàëëè÷åñêèõ òåë ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìóì ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè, êîãäà àòîìû ñáëèæàþòñÿ íà ìèíèìàëüíî âîçìîæíûå ðàññòîÿíèÿ. Îòñóòñòâèå äàëüíåãî ïîðÿäêà â ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ àìîðôíûõ òåë ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî âåùåñòâî â àìîðôíîì ñîñòîÿíèè èìååò ìåíüøóþ ïëîòíîñòü, ÷åì â êðèñòàëëè÷åñêîì. È ýòîìó ñîñòîÿíèþ ñîîòâåòñòâóåò áîëüøàÿ ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ. Âîò ïî÷åìó àìîðôíîå ñîñòîÿíèå íåóñòîé÷èâî è âåùåñòâî èç àìîðôíîãî ñîñòîÿíèÿ ïåðåõîäèò â êðèñòàëëè÷åñêîå. Òå÷åíèå ïðîöåññîâ â ïðèðîäå íàïðàâëåíî â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ ýíåðãèè.

Îáðàçîâàíèå àìîðôíîãî âåùåñòâà èç ðàñïëàâà ïðè áûñòðîì îõëàæäåíèè ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî çà ýòî âðåìÿ ìîëåêóëû (èëè àòîìû) íå óñïåâàþò âûñòðîèòüñÿ â ñòðîãîì ïîðÿäêå (ïðîöåññ êðèñòàëëèçàöèè ìîæåò òðåáîâàòü ìíîãî âðåìåíè) è îáðàçîâàòü êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó. Îäíàêî äëÿ áîëüøèíñòâà âåùåñòâ äàæå áûñòðîãî îõëàæäåíèÿ íåäîñòàòî÷íî, ÷òîáû ïîìåøàòü îáðàçîâàíèþ êðèñòàëëîâ. Ýòè âåùåñòâà ñóùåñòâóþò òîëüêî â êðèñòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè.

Àìîðôíûå òâåðäûå òåëà çàíèìàþò ïðîìåæóòî÷íîå ïîëîæåíèå ìåæäó êðèñòàëëè÷åñêèìè òâåðäûìè òåëàìè è æèäêîñòÿìè. Èõ àòîìû èëè ìîëåêóëû ðàñïîëàãàþòñÿ â îòíîñèòåëüíîì ïîðÿäêå.

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru
<">


Ñîäåðæàíèå

interfaceType: 0, withoutIframe: true,