Твёрдое тело
Взаимодествие молекул. Свойства твёрдых, жидких и газообразных тел.
Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела
Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела. Раздел физики , изучающий состав и внутреннюю структуру твёрдых тел, называется физикой твёрдого тела. Технические приспособления, созданные человеком, используют различные свойства твёрдого тела. В прошлом твёрдое тело применялось как конструкционный материал и в основе употребления лежали непосредственно ощутимые механические свойства как то твёрдость , масса , пластичность , упругость , хрупкость. В современном мире применение твёрдого тела основывается также на физических свойствах, которые зачастую обнаруживаются только при лабораторных исследованиях. Твёрдые тела могут быть в кристаллическом и аморфном состоянии. Кристаллы характеризуются пространственной периодичностью в расположении равновесных положений атомов [1] , которая достигается наличием дальнего порядка [2] и носит название кристаллической решётки. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек [1] , у них отсутствует дальний порядок, но сохраняется ближний , при котором молекулы расположены согласованно на расстоянии, сравнимом с их размерами. Частным случаем аморфного состояния является стеклообразное состояние [2]. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием с минимумом потенциальной энергии твёрдого тела является кристаллическое. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Аморфное тело можно рассматривать как жидкость с очень большой часто бесконечно большой вязкостью [2]. Свойства твёрдого тела и движение частиц в нём исследуются в разделе физики , который называется физикой твёрдого тела подраздел физики конденсированных сред. Физика твёрдого тела является самостоятельной научной дисциплиной со специфическими методами исследования и математическим аппаратом. Её развитие диктуется практическими потребностями [2]. В зависимости от объекта исследования физика твёрдого тела делится на физику металлов , полупроводников , магнетиков и других. По методам исследования различают рентгеновский структурный анализ , радиоспектроскопию и тому подобное. Кроме того, присутствует деление, связанное с изучением определённых свойств механических, тепловых и так далее [1] [2]. Материаловедение главным образом рассматривает вопросы, связанные со свойствами твёрдых тел, такими как твёрдость , предел прочности , сопротивление материала нагрузкам, а также фазовые превращения. Это значительным образом совпадает с вопросами, изучаемыми физикой твёрдого тела. Химия твёрдого состояния перекрывает вопросы, рассматриваемые обоими этими разделами знаний, но особенно затрагивает вопросы синтезирования новых материалов. Электрические и некоторые другие свойства твёрдых тел, в основном, определяются характером движения внешних электронов его атомов [1]. Выделяют пять классов твёрдых тел в зависимости от типа связи между атомами [2]:. По виду зонной структуры твёрдые тела классифицируют на проводники , полупроводники и диэлектрики. По магнитным свойствам твёрдые тела делятся на диамагнетики , парамагнетики и тела с упорядоченной магнитной структурой [1]. Диамагнетические свойства, которые слабо зависят от агрегатного состояния или температуры, обычно перекрываются парамагнитными, которые являются следствием ориентации магнитных моментов атомов и электронов проводимости. Парамагнетики переходят в ферромагнетики , антиферромагнетики или ферримагнетики при понижении температуры [2]. Несмотря на то, что твёрдые тела металлы, минералы исследовались давно, всестороннее изучение и систематизация информации об их свойствах началось с XVII века. Уже в первой половине XIX века были сформулированы основные положения теории упругости, для которой характерно представление о твёрдом теле как о сплошной среде. При повышении температуры твёрдые тела переходят в жидкое или газообразное состояние. Существуют также фазовые переходы между твердотельными фазами, при которых изменяется внутренняя структура твёрдых тел, становясь упорядоченной при понижении температуры. Исключение составляет гелий , для кристаллизации которого необходимо давление 24 атм [2]. Под физическими свойствами твёрдых тел понимается их специфическое поведение при воздействии определённых сил и полей. Существует три основных способа воздействия на твёрдые тела, соответствующие трём основным видам энергии: Соответственно выделяют три основные группы физических свойств. Механические свойства связывают механические напряжения и деформации тела, согласно результатам широких исследований механических и реологических свойств твёрдых тел, выполненных школой академика П. Ребиндера , можно разделить на упругие, прочностные, реологические и технологические. Кроме того, при воздействии на твёрдые тела жидкостей или газов проявляются их гидравлические и газодинамические свойства. К термическим относят свойства, которые оказываются под воздействием тепловых полей. В электромагнитные свойства условно можно отнести радиационные, проявляющиеся при воздействии на твёрдое тело потоков микрочастиц или электромагнитных волн значительной жёсткости рентгеновских лучей, гамма-лучей. Легчайшим известным твёрдым материалом является аэрогель. В покое твёрдые тела сохраняют форму, но деформируются под воздействием внешних сил. В зависимости от величины приложенной силы деформация может быть упругой, пластической или разрушительной. При упругой деформации тело возвращает себе первоначальную форму после снятия приложенных сил. Отзыв твёрдого тела на прилагаемое усилие описывается модулями упругости. Отличительной особенностью твёрдого тела по сравнению с жидкостями и газами является то, что оно сопротивляется не только растяжению и сжатию, а также сдвигу , изгибу и кручению. При пластической деформации начальная форма не сохраняется. Характер деформации зависит также от времени, в течение которого действует внешняя сила. Твёрдое тело может деформироваться упруго при мгновенном действии, но пластически, если внешние силы действуют длительное время. Такое поведение называется ползучестью. Каждое твёрдое тело имеет присущий ему порог деформации , после которого наступает разрушение. Свойство твёрдого тела сопротивляться разрушению характеризуется прочностью. При разрушении в твёрдом теле появляются и распространяются трещины , которые в конце концов приводят к разлому. К механическим свойствам твёрдого тела принадлежит также его способность проводить звук , который является волной, переносящий локальную деформацию с одного места в другое. В отличие от жидкостей и газов в твёрдом теле могут распространяться не только продольные звуковые волны, но и поперечные, что связано с сопротивлением твёрдого тела деформации сдвига. Скорость звука в твёрдых телах в целом выше, чем в газах, в частности в воздухе, поскольку межатомное взаимодействие гораздо сильнее. Скорость звука в кристаллических твёрдых телах характеризуется анизотропией , то есть зависимостью от направления распространения. Другой важной характеристикой плавления является скрытая теплота плавления. В отличие от кристаллов, в аморфных твёрдых телах переход к жидкому состоянию с повышением температуры происходит постепенно. Изменение температуры вызывает деформацию твёрдого тела, в основном повышение температуры приводит к расширению. Количественно она характеризуется коэффициентом теплового расширения. Теплоёмкость твёрдого тела зависит от температуры, особенно при низких температурах, однако в области комнатных температур и выше, множество твёрдых тел имеют примерно постоянную теплоёмкость закон Дюлонга — Пти. Переход к устойчивой зависимости теплоёмкости от температуры происходит при характерной для каждого материала температуре Дебая. От температуры зависят также другие характеристики твердотельных материалов, в частности механические: В зависимости от величины удельного сопротивления твёрдые тела разделяются на проводники и диэлектрики , промежуточное положение между которыми занимают полупроводники. Полупроводники имеют малую электропроводность, однако для них характерен её рост с температурой. Электрические свойства твёрдых тел связаны с их электронной структурой. Для диэлектриков свойственна щель в энергетическом спектре электронов, которую в случае кристаллических твёрдых тел называют запрещённой зоной. Это область значений энергии, которую электроны в твёрдом теле не могут иметь. В диэлектриках все электронные состояния, ниже щели заполнены, и благодаря принципу Паули электроны не могут переходить из одного состояния в другое, чем обусловлено отсутствие проводимости. Существует определённый класс твёрдых тел, для которых характерна ионная проводимость. Эти материалы называют супериониками. В основном это ионные кристаллы , в которых ионы одного сорта могут достаточно свободно двигаться между незыблемой решёткой ионов другого сорта. Если это свойство характерно только для одной из фаз, что существует в определённом промежутке температур, то такие материалы называются сегнетоэлектриками. Для пьезоэлектриков характерна сильная связь между поляризацией и механической деформацией. Ферромагнетикам свойственно существование спонтанного магнитного момента. Оптические свойства твёрдых тел очень разнообразны. Металлы, в основном, имеют высокий коэффициент отражения света в видимой области спектра, многие диэлектрики прозрачные, как, например, стекло. Часто цвет того или другого твёрдого тела обусловлен поглощающими свет примесями. Твёрдые тела, встречающиеся в природе, характеризуются огромным количеством разнообразных свойств, которое постоянно растёт. Например, при исследовании прочности стали её магнитные свойства существенного значения не играют. Для простоты изучения реальное тело заменяют идеальным, выделяя лишь важнейшие свойства для рассматриваемого случая. Такой подход, применяемый многими науками, называется абстрагированием. После выделения идеализированного тела с определённым перечнем существенных свойств, строится теория. Достоверность такой теории зависит от того насколько удачно принятая идеализация отражает существенные характеристики объекта. Оценку этому можно дать при сравнении результатов исследований, полученных теоретически на основе идеализированной модели и экспериментально. В теории упругости и её прикладном применении сопромате также рассматриваются модели, которые учитывают и абсолютизируют отдельные свойства твёрдого тела. К этим свойствам [ что? Считается также, что зависимость между напряжениями и деформациями является линейной см. В теории пластичности модели твёрдого тела основаны на идеализации свойств деформационного упрочнения или свойств текучести твёрдых тел в напряжённо-деформированном состоянии. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 18 ноября ; проверки требует 1 правка. Схематическое изображение атомной структуры неупорядоченного аморфного слева и упорядоченного кристаллического справа твёрдого тела. Проверено 8 марта Архивировано 31 мая года. Фазовый переход первого рода. Фазовый переход второго рода. Нет источников с октября Википедия: Статьи без источников объекты менее указанного лимита: Статьи с утверждениями без источников более 14 дней Википедия: Навигация Персональные инструменты Вы не представились системе Обсуждение Вклад Создать учётную запись Войти. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Текущая версия Править Править вики-текст История. В других проектах Викисклад. Эта страница последний раз была отредактирована 19 июня в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Свяжитесь с нами Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Разработчики Соглашение о cookie Мобильная версия.
У беременной каменеет живот
Беру тебя грубо силой рассказы
War перевод немецкий
После падения проблемы
Сколько стоит золото в барнауле
Какие точечные светильники для потолков лучше