Будова та властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла

Будова та властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла Твердими називають такі тіла, які зберігають об'єм і форму навіть під час дії на них інших тіл (сил). Причиною такої стійкості є характер руху і взаємодії молекул: вони не можуть змінювати положення своєї рівноваги, здійснюючи малі коливання і обертаючись навколо нього. Енергія і амплітуда коливань тим більша, чим вища температура тіла.
За впорядкованістю положення рівноваги тверді тіла поділяють на кристали і аморфні тіла. Будова та властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла Кристали - це тверді тіла, в яких атоми або молекули розміщені впорядковано і утворюють періодично повторювану внутрішню структуру. Правильна геометрична форма є істотною зовнішньою ознакою будь-якого кристала в природних умовах (візерунки на вікнах під час морозу, правильні форми сніжинок, кристалів кухонної солі, гірського кришталю тощо). Кристали поділяються на монокристали і полікристали
Полікристалічні тіла, як і аморфні, є ізотропними, тобто їх фізичні властивості в усіх напрямках однакові.
Умовно можна назвати чотири типи зв'язків між частинками в кристалах - іонний, атомний, металічний, молекулярний - і відповідно поділити тверді тіла на чотири типи кристалів. Аморфні тіла - це тіла, фізичні властивості яких однакові у всіх напрямах. Аморфні тіла ізотропні. За своєю будовою аморфні тіла нагадують дуже густі рідини Існують аморфні речовини, які називають полімерами. Це високомолекулярні сполуки. Молекули полімеру складаються із величезної кількості однакових ланок - мономерів, об'єднаних у довгі ланцюги міцними хімічними зв'язками. До них належать такі природні речовини, як бавовна, шерсть, дерево, шкіра, натуральний шовк, каучук, ебоніт тощо. Величезну кількість полімерних матеріалів видобувають штучно: віскозний шовк, синтетичний каучук, целофан, органічне скло, поліетилен, пластичні маси, штучні волокна, епоксидні смоли та ін. До природних полімерів належать і біополімери: білки, нуклеїнові кислоти. Із біополімерів побудовано клітини всіх живих організмів. Іонні кристали. У вузлах решітки іонних кристалів знаходяться позитивно і негативно заряджені іони. Сили взаємодії між ними в основному електростатичні. Атомні кристали. Їхні кристалічні решітки утворюються внаслідок щільної упаковки атомів, найчастіше однакових (під час взаємодії однакових атомів іони не утворюються. Атоми, що знаходяться у вузлах, зв’язані із своїми найближчими сусідами ковалентним зв’язком.
За умови ковалентного зв’язку електрони не переходять від одного атома до іншого (іони не утворюються), а виникає одна чи кілька спільних електронних пар. Молекулярні кристали. У вузлах їх кристалічної решітки знаходяться молекули речовини, зв’язок між якими забезпечується силами молекулярної взаємодії. Металічні кристали. У всіх вузлах гратки металічних кристалів розміщені позитивні іони металу. Між ними хаотично, подібно до молекул газу, рухаються електрони, які відокремилися від атомів під час кристалізації металу. Разом з тим і електрони утримуються іонами в її межах. Наявність вільних електронів у металі забезпечує добру електропровідність і теплопровідність цих речовин.

Внутрішня енергія ідеального газу
m - маса речовини (кг);
M - молярна маса (кг/моль);
R=8, 31 Дж моль/К - універсальна газова стала;
T - абсолютна температура.
рухаються
взаємодіють
Е
Е
+
к
п
Внутрішня енергія - це сума кінетичної енергії руху частинок та потенціальної енергії їх взаємодії
Теплопередача
Теплопередача
Рівняння Менделєєва - Клапейрона
процес передачі внутрішньої енергії від більш нагрітого тіла до менш нагрітого без виконання ними або над ними механічної роботи.
Види теплопередачі
Теплопровідність
Конвекція
Випромінювання
Виконання роботи
вид теплопередачі, який зумовлений хаотичним рухом частинок речовини та не супроводжується переміщенням цієї речовини
Як відбувається передача енергії по мідній дротині?
Чи відбувається переміщення самих частинок металу при нагріванні?
процес перенесення енергії струменями рідини або газу
Конвекція можлива лише в рідинах і газах

34 Робота термодинамічного процесу

36 Коловий процес. Теплові двигуни і холодильні машини. Оборотні і необоротні процеси

Коловим процесом (циклом) називається процес, при якому система, пройшовши через ряд станів, повертається у вихідний стан. На діаграмі процесів цикл зображається замкненою кривою.

Тіло, яке здійснює коловий процес і обмінюється енергією з іншими тілами, називається робочим тілом. Звичайно таким тілом є газ.

Цикл, який виконує ідеальний газ, можна розбити на процеси розширення і стискання газу (рис.30). Робота розширення, яка визначається площею фігури , додатна , робота стискування, що визначається площею фігури , від'ємна . Робота, яка виконується газом за цикл:

.

Рис.30. Ця робота визначається заштрихованою площею, що охоплюється кривою .