Как са частиците в твърдите частици: кристалната структура, физичните свойства

Как са частиците в твърдите частици? Тези въпроси се посещават не само от физици-теоретици и ученици. Малко дете, когато започва да изследва света около себе си, осъзнава, че околните предмети са не само различни по вид, но и при допир. Какво да отговорим на такава любознателна неприязън?

История на

Въпросът за това как частиците са подредени в твърди тела се заема от умовете на учените от седемнадесети век. Всичко започна с факта, че са получени няколко емпирични закона, които описват ефекта върху твърдите тела на температурата, механичната енергия, светлината и електромагнитните вълни и др. Те включват:

• Закон на Ом;
• Законът на Хук;
• Dulong law;
• Законът на Франц и др.

През деветнадесети век е формулирана теория за еластичността, в която твърдите тела първо се разглеждат като непрекъсната среда. Концепцията за кристалната структура на телата е формулирана от Огюст Брава. Той, от своя страна, е вдъхновен от творбите на Хауи, Нютон, Бернули и Коши.

описание

За да разберем как частиците се намират в твърди тела, е необходимо да имаме представа за това агрегатни състояния на веществата. Те могат да бъдат в кристално и аморфно състояние.

Кристалите се характеризират с равномерно разпределение на атомите, което се постига благодарение на равновесието между молекулите и тяхното подреждане в решетката. В естествената си форма кристалите са полиедри.

Аморфните твърди вещества са група от произволно разположени молекули, които са здраво свързани помежду си. Кристална решетка в такива тела отсъства, но на малки разстояния частиците все още запазват известна подреденост. Като пример можете да извикате стъкловидното състояние. На теория всяко аморфно тяло трябва да отиде в кристална форма, но отнема безкрайно много време. От друга страна, такова тяло може да бъде наречено течност с по-висок вискозитет.

класификация

В зависимост от това как се намират частиците в твърдите вещества, техните физични и химични свойства зависят. А подреждането на атомите е пряко повлияно от вида на връзката между частиците:

• йон;
• ковалентна;
• метал;
• молекулна;
• водород.

Всички твърди вещества могат да се разделят на тези, които винаги провеждат електричество и са безразлични към него. А има и такива, които провеждат ток само при определени условия.

1. Водачи. Електроните се движат свободно през кристалната решетка, образувайки ток. Те включват метали.
2. Полупроводници. За да може един електрон да се движи между атомите на веществото, се изисква определено количество енергия, поради което токът през такива материали преминава трудно.
3. Диелектрици. За да се движи един електрон, е необходимо голямо количество свободна енергия, затова такива вещества са непроницаеми за електрически ток, например, каучук или дърво.

Физични свойства

Физиката на твърдото тяло зависи от симетрията на подреждането на нейните атоми и се възприема като реакция на действието на определени сили и полета. Има три основни вида експозиция:

• механично;
• термичен;
• електромагнитна.

Структурата на твърдите вещества определя техните механични свойства: стрес и деформация. Всички твърди вещества могат да бъдат разделени на еластични, трайни, технологични и реологични. Под въздействието на течности и газове те също могат да проявяват хидравлични и газодинамични свойства.

Взаимодействието на частиците в твърдите вещества може да се промени под въздействието на високи или ниски температури, радиация, електромагнитни вълни и други потоци от частици.

Механични свойства

Структурата на твърдите тела е такава, че когато са в покой, те запазват добре своята форма, но могат да го променят, под въздействието на външната сила. Всичко зависи от това колко голяма е приложената сила върху обекта.

Деформацията може да бъде еластична, ако тялото се върне в първоначалната си форма след прекратяване на силата. Пластмаса , когато външната сила за дълго време засяга еластичното тяло и променя формата си. Разрушителната деформация възниква, когато приложеното въздействие надвишава граница на якост обект. На нея се появяват пукнатини и недостатъци.

Термични свойства

Частици от твърдо вещество, като течности и газове, под въздействието на температури могат да ускорят или забавят движението си, тъй като въпреки външната инвариантност на формата атомите все още осцилират в позициите си в кристалната решетка.

Едно от най-важните практически свойства за твърдите вещества е точката на топене, т.е. моментът на преход към друго агрегирано състояние. В повечето случаи нагряването на твърдо тяло води до неговото разширяване, а охлаждането - до компресиране. Ето защо е много важно инженерите да знаят тези характеристики за всеки материал, използван в строителството. Тъй като нередовното намаление дори на част от милиметъра може да доведе до катастрофални последици.

Магнитни и електрически свойства

Физиката на твърдото тяло включва предаването през нея на насочен поток от електрони и магнитни вълни. Както вече беше написано, всички материали са разделени на проводници, полупроводници и диелектрици, но има и по-тесни понятия.

1. Суперионите са кристали, чиито атоми са свързани йонна връзка. Те могат да движат различни групи йони.
2. Свръхпроводниците са твърди вещества, които провеждат електрически ток без енергия (т.е. без съпротивление).
3. Пироелектриците са материали, които имат спонтанна способност за провеждане на електричество.
4. Феромагнетите са тела, в които съществува спонтанен магнетизъм.

Цветът на твърдото вещество се определя от частта от видимия спектър, която материалът абсорбира, който се пречупва, а част от лъчите се отразява. Проводниците често имат висок индекс на рефракция и отражение, а диелектриците могат да бъдат прозрачни. Полупроводниците са по-способни да провеждат ток, когато светлината ги удари.