Қатты денелердің қасиеттері

Тақырыбы: Қатты денелердің қасиеттері.

Жоспары: 1) Кіріспе Кристалдар және аморфты денелер 2) Негізгі бөлім: а) Кристалдар анизатропиясы. Б) Монокристалдар және поликристалдар. В) Аморф денелер 3) Қорытынды: Кристалдық құрылымдардың түрлері.

● Кристалдар - атомдары немесе молекулалары кеңістікте белгілі орын алып, реттеліп орналасқан қатты денелер. ● Аморф денелерде атомдардың дәлме - дәл ретті орналасуы жоқ. Тек жақын көрші атомдар - белгілі бір ретпен орналсады. Бірақ кристалдарға тән құрылымның қандай да бір элементінің барлық бағытта дәлме - дәл қайталануы аморф денелерде болмайды.

● Аморфты денелердің қасиеттері барлық бағыттар бойынша бірдей. Аморфты денелер - изотропты. Кристалдың қасиеттері әр түрлі бағыттарда түрліше болады. Кристалдар - анизотропты. Кристалда жарықтың таралу жылдамдығы, жылу өткізгіштік коэффициенті, серпімділік модулі және басқа да физикалық қасиеттері ондағы бағытқа тәуелді.

● Аморфты денелер. Атомдарының ретті орналасуы алыс қашықтықтарда да қайталанып отыруымен сипатталатын кристалдық денелерден аморфты денелердің айырмашылығы, мұнда тек жуық тәртіп қана орын алады. Кейбір заттар кристалл және аморфтық түрде де бола алады. Оған мысал кремнийдің қос тотығы Sio2. Бұл Sio2 кристалдары дұрыс кристалдық құрылым түзетін кварц. Ал аморфты кварц шынының сол элементтерден ғана тұратын құрылымы, яғни дәл соған жуық тәптіпте болғанымен бұл элементтердің өзара байланысы әр түрлі, оларда алыс тәртіп жойылған.

● Кристалдар анизатропиясы. Бірақ сыртқы пішіні дұрыс болып келуі кристалдың реттелген құрылысының жалғыз ғана, тіпті ең басты салдары бола алмайды. Бастысы - физикалық қасиеттердің кристалда таңдалып алынған бағытқа тәуелділігі. Ең алдымен, кристалдың механикалық беріктігінің әр түрлі бағытта түрліше болатыны көзге түседі. Сондай - ақ, графит кристалы қабаттарын да бір бағытта оңай ажыратуға болады. Қарындашпен жазған кезде, графит қабаттары осылай үздіксіз ажыратылады да, оның жұқа қабаттары қағаз бетінде қалып отырабы. Бұлай болу себебі - графиттің кристалл торының құрылымының қат - қабаты болуына байланысты.

● Қатты денелерді зерттеген кезде табиғатта олардың белгілі бұрыштармен орналасқан жазық беттерінің болатыны, кей жағдайларда олардың дұрыс көпбұрыштар түрінде кездесетіні белгілі. Мұндай қатты денелерді монокристалдар деп атайды (грек, моно - бір) . Көпшілігінде монокристалдардың мөлшерлері өте кішкентай, әйтсе де олардың арасында улкендері де бар, мысалы тау хрусталының кейбір монокристалының өлшемі адам бойымен теңеседі.

● Саны көп майда кристалдардан тұратын денені поликристалл дене деп атайды. Жекелеген кристалдарды монокристалдар деп атайды.

● Кристалдардың ішкі құрылысын рентген сәулелерінің көмегімен зерттеулер олардығы бөлшектердің (молекулалар, атомдар және иондардың) дұрыс орналасатынын көрсетті, яғни олар кристалдық (кеңістік) тор түзеді. Кристалдық тордағы қатты дененің бөлшектерінің ең орнықты тепе - теңдік қалпына сәйкес нүктелері тордың түйіндері деп аталады.

● Кеңістіктік тор. Кристалдағы бөлшектердің дұрыс орналасуынан кристалдардың кейбір қасиеттерінің бағытқа тәуелділігінің, яғни анизатропиясы шығады.

● Аморф денелердің қасиеттері. Барлық аморф изотропты, олардың физикалық қасиеттері барлық бағытта бірдей. Аморф денелерге шыны, көптеген пластмассалар, смола, канифоль, қант мұздағы (мөлдір кәмпит) т. б. жатады.

● Сырттан әсер еткенде аморф денелерде қатты денелердегі сияқты серпімділік қасиеті және сұйықтағы сияқты аққыштық қасиеті де бір мезгілде байқалады. Қысқа мерзімді әсерлерде (соққанда) олар қатты денелерге ұқсайды, ал қатты соққанда кесектерге жарылады. Бірақ ұзағырақ уақыт бақылау нәтижесінде көз жеткізуге болады. Қатты орында жатқан бір кесек смоланы бақылаңдар. Смола бірте - бірте қатты дене бетіне жайылады. Смоланың температурасы неғұрлым жоғары болса, оның жайылуы да соғұрлым тез болады.

Кристалдық құрылымдардың түрлері.

Кристалдардың әр түрлі типтерін және түйіндердің кристалдық торда орналасу мүмкіндіктерін кристаллография зерттейді. Физикада кристалдық құрылымдарды геометриялық тұрғыдан емес, кристалдағы бөлшектер арасындағы байланыстардың түрлері бойынша қарастырады. Кристалл торының түйіндерінде орналасқан бөлшектер арасында әрекет ететін күштердің сипаты бойынша кристалдық құрылымдарды төрт түрге бөледі: иондық, атомдық, молекулалық және металдық.

Тор түйіндерінде бейтарап атомдардың болуымен сипатталатын құрылым, атомдық кристалдық құрылым деп аталады. Олар коваленттік байланысқан. Коваленттік байланыс деп іргелес орналасқан екі атомның өзара екі валенттік электрондар алмасуы кезінде туатын тартылыс күшінің салдарынан пайда болатын байланысты атайды.

● Деформацияланған қатты денедегі ішкі күштердің әрекетін сипаттайтын шама механикалық кернеу деп аталады. Механикалық кернеу деформацияланған дене қимасының бірлік ауданына әрекет еттетін ішкі күшімен өлшенеді: F σ = _ S

Гук заңы. Серпімділік модулі. Серпімділік деформациялар мен материалдағы ішкі күштердің арасындағы байланысты тұңғыш тағайындаған ағылшын ғалымы Р. Гук. Гук заңының тұжырымдамасы мынадай: серпімді деформацияланған денедегі механикалық кернеу осы дененің салыстырмалы деформациясына тура пропорционал, яғни σ = Rε.

Серпімділік модулінің SI жүйесінің өлшем бірлігі - 1 Па (Паскаль) . Мысал ретінде, Гук заңын созылу (сығылу) деформациясына қолданып көрейік. Осы кезде формула мына турде жазылады: σк = Еε немесе ∆Ĺ σк = Еε__ Ĺ