Сұйық пен қатты денелер

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5.бет
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.Cұйық денелер
1.1Сұйықтардың құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7 . бет
1.2 Сұйықтардағы беттік керілу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9 . бет
2. Қатты денелер.
2.1Қатты денелер және олардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11 . бет
2.2 Трансляциялық симметрия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 15 . бет
2.3 Қатты денелердің жылу сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19 . бет
3.Сұйық пен қатты денелер шекарасындағы құбылыстар ... ... ... ...23 . бет
Эксперименттік бөлім
Құлап келе жатқан темір шарик әдісімен сұйықтың тұтқырлық коэффицентін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 28 . бет
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..33 . бет
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34 . бет

Зерттеу жұмысының өзектілігі: Қазіргі таңда сұйық пен қатты денелер физикасы қатты дамып келе жатқан ғылым саласы болып табылады. Көлемі шектеулі бұл жұмыста сұйық пен қатты денелер теориясының барлық бөлімін қарастыру мүмкін емес. Бұл тақырыпқа байланысты мәліметтер Күреңкеев Т.Б , Фриш C.Э. және Тиморева А.В ,Телеснин Р.В тағыда Сивухин Р.В. есімді ғалымдардың әдебиеттерінде көптеп кездеседі.
Сұйық – газ бен қатты денелердің ортасындағы аралық күй ал қатты дене пішінінің орнықтылығымен және атомдарының жылулық қозғалыс әсерінен тепе-теңдік қалпының маңында мардымсыз аз тербелістер жасайтындығымен сипатталады. Маңыздысы осы екі денелердің арасындағы құбылыстарды зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсаты: Сұйық пен қатты денелердің құрылысына және қасиеттеріне қарай отырып олардың арасындағы байланыс пен жүретін құбылыстарды зерттеу. Сұйықтың тұтқырлық коэффициентінің температураға тәуелділігін зерттеу.
Зерттеу обьектісі: Молекулалық физика - сұйық және қатты денелер құрылысы, қасиеттері, арасындағы құбылыстар.

1. Фриш C.Э. және Тиморева А.В, Жалпы физика курсы 1, - Алматы,«Мектеп баспасы», 1971ж - 495 бет.
2. Күреңкеев Т.Б. Қатты дененің теориясы , - Алматы , «Дәуір» , 2013ж - 376 бет.
3. Волькенштейн В.С.Жалпы физика курсының есептер жинағы, - Алматы, «Мектеп» , 1974ж – 483 бет.
4. Қойшыбаев Н. Қазақ энциклопедиясы
5. Савельев И.В. Жалпы физика курсы,˗ Алматы, «Наука»,1977 жыл,˗ 506 бет.
6. Лоренц Г.А. Лекции по термодинамике, - Научно-издательский центр,-2001ж, - 171 бет
7. Ловозского В.Н. Курс физики,- Санк-Петербург,- "Красиодар",- 2003ж, - 254 бет
8. Бижітов Т.Т. Жалпы физика курсы, - Алматы: ЖШС «Экономика» - 890 бет
9. Тамаев С. Қатты денелердің физикасының есептер жинағы
10. Сивухин Р.В. Общий курс физики: Термодинамика және молекулалық физика, - 1976ж, - 565 бет
11. Абражевич Э.Б. Иванов Д.А. Кириченко. А.В. Молекулярная физика и термодинамика, Москва, «МЭИ» - 1997, - 56 бет

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 30 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5-бет
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.Cұйық денелер
1.1Сұйықтардың құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..7 - бет
1.2 Сұйықтардағы беттік керілу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9 - бет
2. Қатты денелер.
2.1Қатты денелер және олардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11 - бет
2.2 Трансляциялық симметрия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15 - бет
2.3 Қатты денелердің жылу сыйымдылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19 - бет
3.Сұйық пен қатты денелер шекарасындағы құбылыстар ... ... ... ...23 - бет
Эксперименттік бөлім
Құлап келе жатқан темір шарик әдісімен сұйықтың тұтқырлық коэффицентін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28 - бет
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...33 - бет
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34 - бет

Кіріспе
Зерттеу жұмысының өзектілігі: Қазіргі таңда сұйық пен қатты денелер физикасы қатты дамып келе жатқан ғылым саласы болып табылады. Көлемі шектеулі бұл жұмыста сұйық пен қатты денелер теориясының барлық бөлімін қарастыру мүмкін емес. Бұл тақырыпқа байланысты мәліметтер Күреңкеев Т.Б , Фриш C.Э. және Тиморева А.В ,Телеснин Р.В тағыда Сивухин Р.В. есімді ғалымдардың әдебиеттерінде көптеп кездеседі.
Сұйық - газ бен қатты денелердің ортасындағы аралық күй ал қатты дене пішінінің орнықтылығымен және атомдарының жылулық қозғалыс әсерінен тепе-теңдік қалпының маңында мардымсыз аз тербелістер жасайтындығымен сипатталады. Маңыздысы осы екі денелердің арасындағы құбылыстарды зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсаты: Сұйық пен қатты денелердің құрылысына және қасиеттеріне қарай отырып олардың арасындағы байланыс пен жүретін құбылыстарды зерттеу. Сұйықтың тұтқырлық коэффициентінің температураға тәуелділігін зерттеу.
Зерттеу обьектісі: Молекулалық физика - сұйық және қатты денелер құрылысы, қасиеттері, арасындағы құбылыстар.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Сұйық денелердің құрылысы мен қасиеттерін қарастыра отырып, маңыздылығын түсіндіру.
2. Қатты денелердің құрылысы мен қасиеттерін қарастыру.
3. Сұйық пен қатты денелер арасындағы байланыстарды практикалық практикада қолдана білуді үйрену.
Зерттеу жұмысының әдістері: Сұйық пен қатты денелер арасында болатын құбылыстар туралы ақпараттар жинап, зерттеу жұмысын жүргізу және талдау.

Зерттеу жұмысының ғылыми жаңалығы: Егер сұйыққа толтырылған цилиндрлік ыдысқа магниттік өріс берсек, онда сұйықтың тұтқырлық коэффициентінің магниттік өріске тәуелділігін көреміз.
Зерттеудің практикалық маңызы: Сұйықтар мен қатты денелер арасындағы құбылыстарды лабораториялық жұмыста қолдану.
Курстық жұмыстың құрылымы: Курстық жұмыс негізгі және эксперименттік бөлім, кіріспе мен қорытындыдан тұрады .Курстық жұмысқа 12әдебиеттер пайдаланылды. Курстық жұмыстың беттік көлемі 37 бет.

1.Cұйық денелер
1.1Сұйықтың құрылысы

Сұйық күй газ тәрізді күй мен қатты күйдіңарасындағы аралық күй, және бұлардың екеуімен де оның ұқсастығы бар. Ван-дер-Ваальс теңдеуі заттың газ тәрізді күйін ғана емес, ол мұнымен қатар сұйық күйінің кейбір қасиеттерін сипаттайды. Мұнда Ван-дер-Ваальс теңдеуі заттың сұйық күйінен кризистік нүкте арқылы газ тәрізді күйіне үздіксіз өтуі мүмкін екендігін көрсетеді. Кризистік нүктенің маңында газ бен сұйықтың арасындағы айырмашылық өте аз, сондықтан сұйықты белгілі бір дәрежеде тыгыз газ деп есептеуге болады. Бірақ Ван-дер-Ваальстың сол теңдеуі кризистік температурадан едәуір төмен температураларда заттың сұйық күйімен газ тәрізді күйінің арасындағы айырмашылық үлкен болатындығын көрсетеді. Көптеген сұйықтардың қанықтыратын буының бөлме температураларындағы тығыздығы сұйықтың өз тығыздығынан мың немесе тіпті бірнеше мың есе аз болады. Тәжірибелер сұйықтың осындай созылыңқы күйінің шынында болуы мүмкін екендігін және бұл күй сұйықтың үзілуге азды-көпті берік болатындығына сәйкес келетіндігін көрсетеді. Бұл жағынан сұйық қатты денеге ұқсас болады. Сұйық пен қатты дене арасында бірқатар басқа жағдайлар да, әсіресе сұйық қатая (кристалдана) бастаған кезде ұқсастық болатындығын көреміз.1,334-бет
Молекула-кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда заттың газ тәрізді күйі молекулалардың орташа аралығы үлкен болатындығымен сипатталады. Газ молекулаларының жылулық қозғалысы олардың өлшемдерінен бірнеше есе есе артық болатын еркін жолдарының бойындағы еркін қозғалысы болып табылады. Газдардағы диффузия айтарлықтай жылдам болады. Сұйық молекулалары газдардікіне қарағанда біріне-бірі едәуір жақын орналасқан.
Сұйық молекулаларының өз ара әсер күштері үлкен болады. Диффузия газдарға қарағанда сұйықтарда әлдеқайда шабан болады. Мұнымен қатар сұйық құрылысының, іс жүзінде диффузия құбылысы жоқ деп есептелетін, қатты дене құрылысынан үлкен айырмашылығы бар. Қатты денелерді әр бір бөлшек (атом, ион) өзінің тепе-теңдік қалпының төңірегінде тербеліп тұрады, ал қатты кристалдың идеал решеткасында бөлшектер болуы мүмкін орындардың бәрі де толы болады. Сұйықтың құрылысы қатты денеге қарағанда борпылдақ келеді, онда бос жерлер- тесіктер болады, сондықтан сұйықтың бөлшектері өзінің тұрған орнын тастап, көршілес бос тесіктердің біреуіне барып орналасатын алады. Я.И.Френкельдің дамытқан теориясы бойынша сұйықтардағы жылулық қозғалыстың сипаты мынадай болу керек: молекулалардың әрқайсысы белгілі бір уақыттың ішінде белгілі бір тепе-теңдік қалыптың төңірегінде тербеліп тұрады. Молекула оқтын-оқтын өзінің қалпын өзгертіп отырады, сонда ол өзінің үлкендігіндей жерге ауысады. Сонымен сұйықтың молекулалары біраз уақыт белгілі бір орынның, Я.И.Френкельдің сөзімен бейнелеп айтқанда, отырықшылық қалпының төңірегінде бола отырып сұйықтың ішінде ақырындап орнын ауыстыра береді. Сұйықтардың құрылысында қатты кристалл денелердің құрылысына ұқсас кейбір ерекшеліктер бар.
Газда молекулалардың арасындағы тарту күшін жеңуге олардың (молекулалардың) жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы жеткілікті болады; осыдан барып газдың молекулалары жан-жаққа бытырап ұшып, газ өзі алып тұрған көлемге тегіс таралады.
Сұйықтарда керісінше, молекулалардың жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы ілінісу күштерін жеңе алмайды. Осының нәтижесінде сұйық белгілі бір көлемге ие болатын дене болып табылады. Сұйықтан жылдамдығы ең үлкен молекулалар ғана ұшып шыға алады да, осының салдарынан сұйық буға айналады.
Газдың екі молекуласының өз ара потенциалдық энергиясы молекулалардың бір r0 аралығында ең аз мөлшерде болады. Алайда жасалатын потенциал шұңқырының тереңдігі онша зор болмайды және ол бір еркіндік дәрежесіне келетін 12kT орташа кинетикалық энергиядан кем болады. Сондықтан газ молекулалары бірінің маңында бірі тұра алмайды, жақындасып келіп, қайтадан бытырап ұшады. Сұйық молекулаларының жылулық қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы молекулалардың бірін-бірі тартатын күшін жеңе алмайды. Осының нәтижесінде молекулалар жеткілікті дәрежеде біріне-бірі жақын орналасады және әрбір молекула басқа молекулалардың қоршауында болады.1,335-бет
1.2Сұйықтардағы беттік керілу.
Сұйықтың беткі қабатының басқа қабаттарға түсіретін молекулалық қысымына байланысты құбылыстарды қарастырайық.
Көлемдері бірдейгеометриялық денелердің ішіндегі беті ең кішкене болатыны - сфералық дене .Сондықтан сүйықтың берілген мессасы қандай да болса бір сфералық емес формадан сфералық формаға көшкенде оның беті кішірейе береді. Олай болса ,егер сұйықтың беті жиырылуға тырысатын керілген қабыршақпен қапталған деп ес ептегенде осы қабыршақ сұйық бетіне қандай әсер ететін болса, сұйықты сфералық формаға келтіретін молекулалық қысым күштері сұйыққа сондай әсер етеді. Молекулалық қысымның болуына байланысты құбылыстардың барлығын да осындай керілген қабыршақтың әсерін қарастыру жолымен түсіндіруге болады.
Керілген қабыршақты тепе-теңдік қалыпта ұстап тұру үшін сұйық бетіне жанама бағытпен онің шекара сызығыны күш түсіру керек ; бұл күш беттік керілу күші деп аталады.
Қабыршақтың шекара сызығы l неғұрлым ұзын болса. Бұл күш те соғұрлым үлкен болатындығы өзінен-өзі түсінікті:
f=αl(1)
Сұйықтың табиғатына байланысты болатын α коэффициент беттік керілу коэффициенті деп аталады.
(1)формуладанмынаныжазуға болады:
α=fl.(2)
Сонымен, беттік керілу коэффициенті α сан жағынан сұйықтың беттік қабыршағының жиек сызығының ұзындық бірлігіне түсетін күшке тең.
α коэффициеті CGSсистемасында динсм - мен өлшенеді.
Әрбірсұйықтың α беттік керілу коэффициенті температура жоғарылаған сайын ол кеми береді.
Сұйықтың температурасы Tк кризистік температураға жақындаған сайын α нольге жуықтай береді.
Кризистік нүктеде сұйық күй мен газ тәрізді күйдің арасындағы айырмашылық жойылатындығын еске түсірсек , бұл айтылған жағдай түсінікті болады.
Сұйық қабыршағы бетінің аудананын бір ∆S шамаға арттырғанда істелетін жұмысты анықтайық. Бұл үшін f күшін жұмсап қабыршақтың шекарасын өзіне параллель етіп ∆S кесіндіге жылжытайық. Сонда істелген ∆A жұмыс мынаған тең болады:
∆A=f∆s, (3)
Бірақ (1) формула бойынша (f=αl)сонда мынау шығады:
∆A=αl∆s. (4)
l∆sкөбейтінді қабыршақ ауданының ∆Sөсімшесі болып табылады сондықтан
∆A=α∙∆S (5)
болады.
Бұл жұмыс қабыршақ энергиясын ∆Eшамаға арттыруға жұмсалады, бұдан мынау шығады:
∆E=α∆S (6)
немесе
α=∆E∆S (7)
Е энергия қабыршақтың ішкі энергиясының изотермиялық процес кезінде жұмысқа айналуы мүмкін болатын бөлігі болып табылады. Термодинамикада энергиының бұл бөлігі еркін энергия деп аталады.
Беттік керілу коэффициенті сан жағынан алғанда беттік қабыршақтың бос энергиясының өзгеруі мен осы қабыршақ ауданының өзгеруінің қатынасына тең болады.
Беттік керілу заттың сұйық күйіне тән көптеген құбылыстарды, мысалы, сұйық тар тесіктен ағып шыққанда тамшының пайа болуы тағы осылар сияқты құбылыстарды түсіндіреді. Сұйықтың бетіне қалқып шығатын А ауа көпіршігі болсын. Сұйықтың бет жағына жеткенде бұл көпіршік сұйықтың жұқа қабатын күмбез тәріздендіріп жоғары көтереді. Егер ауа көпіршігі кішкене болса, онда ол беткі қабатты тесіп шыға алмай, сұйық бетінің астында қалып қояды. Осындай көптеген кішкене көпіршіктер жиналып көбік болады. [1,341- бет]
1-мысал. U-тәрізді шыны түтіктің бір тармағының диаметрі1 мм,
екіншісінікі 3 мм. Тармақтардағы су деңгейлерінің айырмасы қанша?
Шешуі. Түтіктің жіңішке тармағіндағы судың ойыс бетінің туғызатын p1қысымын тармақтардағы су деңгейлерінің h айырмасы жасайтын қысым мен кең тармақтағы судың ойыс бетінің туғызатын p2қысым теңгеріп тұрадыp1 = hρg+ p2, (8)
мұндағы ρ - судың тығыздығы, g - ауырлық күшінің үдеуі. Жиектік бұрыш ϑ=0деп алып мынаны жазамыз:
p1 = 2αr1, p2 = 2αr2. (9)
мұндағы r1мен r2- тармақтардың радиустары.
Радиустардың орнына d1=2r1және d2=2r2диаметрлерді алсақ, мынау шығады:
p1= 4αd1, p2= 4αd2. (10)
p1мен p2қысымдардың бұл мәндерін (9) теңдікке қойып, мынаны табамыз:
4αd1 = hρg+4αd2, (11)
бұдан
h = 4αρg1d1-1d2= 4∙731∙98010,1-10,3см ≅2 см.

2.1Қатты денелер және олардың қасиеттері.
Заттың агрегаттық күйі; пішінінің орнықтылығымен және атомдарының жылулық қозғалыс әсерінен тепе-теңдік қалпының маңында мардымсыз аз тербелістер жасайтындығымен сипатталады. Атомдарының орналасу сипатына қарай Қатты денелер кристалдар және аморф денелерге бөлінеді. Кристалдар атомдары кеңістікте белгілі бір тәртіппен орналасады. Сондықтан оның қасиеттерінде кеңістіктік периодтылық байқалады. Аморфтық денелерде атомдар бей-берекет орналасқан нүктелердің төңірегінде тербеліп тұрады. Қатты денелердің орнықты күйі (минималь ішкі энергиясы бар) кристалдық күй болып табылады. Ал аморф денелер, термодинамика тұрғысынан, әрқашан белгілі бір метастабильді күйде (уақытша тепе-тең) тұрады. Ол уақыт өткен сайын кристалдана бастайды. Табиғаттағы барлық заттар (сұйық гелийден басқасы) атмосфералық қысым кезінде Т0 К температурада қатаяды. Қатты денелердің құрылымы қатаю процесінің өту ерекшелігіне, балқыманың құрылымы мен табиғатына байланысты анықталады. Қатты денелер қасиеттерінің табиғатын кванттық теория негізінде ғана толық түсінуге болады. Кристалдардың кванттық теориясы аморф денелердің кванттық теориясына қарағанда толығырақ зерттелген. Қатты денелер қасиеттерін оның атомдық-молекулалық құрылысы, атомдық (атомдар, иондар, молекулалар) және субатомдық (электрондар, атомдық ядролар) бөлшектерінің қозғалыс заңдары арқылы түсіндіруге болады. Қатты денелердің (металдардың, минералдардың, т.б.) макроскопиялық қасиеттері туралы деректерді жинақтау мен жүйелеу XVII ғасырда басталды. Қатты денелерге әсер ететін механикалық күштерді, жарықты, электр және магнит өрістерін, т.б. сипаттайтын бірнеше эмпирикалық заңдар (Гук заңы (1660), Дюлонг және Пти заңы (1819), Ом заңы(1826), Видеман - Франц заңы (1853), т.б.) ашылды.
Қатты дененіңмеханикалыққасиеттері.Қатты дененің механикалық қасиеттері оның сыртқы механикалық әсерлерге реакциясын сипаттайды: сығу, созу, бұрау, соққы, т.б. Қатты дененің механикалық қасиеттері оның құрылымдық бөлшектердің арасында әсер ететін байланыс күштерімен анықталады. Бұл күштердің әр түрлі болуы механикалық қасиеттердің де әр түрлі болуына әкеледі: Қатты денелердің бірі майысқыш болса, басқалары - морт келеді. Әдетте, металдар диэлектриктерге қарағанда майысуға икемді. Түсірілген күш шамасы азырақ болатын кездерде барлық денелерде кернеу мен деформация арасында сызықтық байланыс орнайды (Гук заңы). Кристалдардың беріктігі атомдар арасындағы байланыс күштеріне тәуелді болмайды.
Магниттік қасиеттері. Өздерінің магниттік қасиеттері бойынша Қатты денелер диамагнетиктерге, парамагнетиктерге және ферромагнетиктерге бөлінеді. Диамагнетиктерде сыртқы магнит өрісі әлсірейді, парамагнетиктерде керісінше - күшейеді. Бірақ бұл екі эффект те - әлсіз болып табылады. Ферромагнетиктердің диамагнетиктер мен парамагнетиктерден басты айырмашылығы, олардың өздері сыртқы магнит өрісін тудыра алуында. Мыс., темір сыртқы магнит өрісін мыңдаған есе күшейте алады. Қ. д-нің магниттік қасиеттері тек кванттық теорияда ғана толық түсінік тапты. Қазақстанда Қатты денлер физикасы саласынан алғашқы жұмыстар 1960 жылдан Қазақстан ҒА-ның ядролық физика институтында, 1967 жылдан ҚазҰУ-де, 1970 жылдардың орта шенінен Қарағанды мемл. ун-ті мен Қазақ ҰТУ-де жүйелі түрде жүргізіліп келеді. Академик М.И. Корсунскийдің жетекшілігімен иттрий-палладий қатарындағы ауыспалы металдар мен осы элементтер қорытпасының физ. қасиеттері және электрондардың құрылымы зерттелді; электрондарды ұжымдастырылған (коллективтендірілген), локальды байланыстырғыш және түйіндік электрондар тобына жіктейтін модель жасалды. Осы модель арқылы көптеген эмиссиялық рентген жолақтарының ерекшеліктерін және ауыспалы металл қабатынан өту кезінде электрондар энергиясының кему спектрін түсіндіруге мүмкіндік туды. ҚазҰУ-нде стехиометрия құрамы маңындағы кобальт-мыс-мырышты ферриттердің электрлік, магниттік және мех. қасиеттері зерттелді (М.Бекболатов). Осы зерттеулердің нәтижесінде телевизия және электрондық өнеркәсіп үшін болашақта қажетті жаңа магниттік материалдар жасалды.4,11-бет
Қысым dp өзгергендегі dT балқу температурасының өзгерісі Клаузиус - Клапейрон теңдеуі арқылы беріледі
dT= TVc-Vқq0dp, (12)
мұндағы q0 - балқудың молекулалық жылуы , Vc - сұйықтың бір киломолінің көлемі, Vқ - қатты дененің бір киломолінің көлемі, Т - балқу температурасы.

Жылу өткізгіштің салдарынан ∆tуақыттың ішінде ауысатын жылудың мөлшері мынадай формуламен анықталады:
Q = - λ∆T∆x∆S ∆t, (13)
мұндағы ∆T∆x - ∆Sауданға перпендикуляр болып бағытталған температура гредиенті. 𝜆 - жылу өткізгіштік коэффициенті.
Температураны жоғарылатқанда қатты денелердің ұзындығы бірінші жуықтықта температурамен бірге сызықтық ұлғаяды, яғни
lt = l0 (1+αt), (14)
мұндағы lt-t температурадағы дененің ұзындығы, l0 - оның 0°C температурадағы ұзындығы, ал α - жылулық сызықтық ұлғаю коэффициенті.
Изотропты қатты денелер үшінα= 13b болады, мұндағы b - жылулық көлемдік ұлғаю коэффициенті.
Стерженьді бойлық созу (бір бетті сығылу) деформациясы жағдайында стерженьнің ұзындығының салыстырмалы өзгерісі Гук заңы бойынша мынадай болады,
∆ll = αpк= 1Epк, (15)
мұндағы pк - меншікті күш, яғни pж= FSболады, мұндағы F - созу (сығу) күші, S - көлденең қиманың ауданы, ал α - серпімділік коэффициенті.E = 1αшаманы серпімділік модулі (Юнг модулі) деп атайды.
Бойлық созылу кезінде стерженьнің қалыңдығының салыстырмалы өзгерісі
∆dd= βpқ , (16)
мұндағы β - көлденең сығылу коэффициенті. Мына шаманы
σ= βα (17)
Пуасонның коэффициенті деп атайды.
Стерженьді (сымды) белгілі бір бұрышқа бұру үшін міндетті түрде қос күш моментін түсіру керек :
M = PINr4φ2l, (18)
мұндағы l - сымның ұзындығы, r - оның радиусы, ал N - сым материалының ығысу модулі. [3,127 - бет]
Қатты денелер өздерінің физкалық қасиеттері жағынан бірінен-бірінің өте үлкен айырмашылықтары бар екі топқа, атап айтқанда :1) кристалл денелер және 2) аморф денелер болып бөлінеді.
Заттың кристалл күйінің негізгі белгісі - оның анизотропиялығы;анизотропия деп бір текті дененің әр түрлі бағытта қасиеттері түрліше болатындығын айтады. Мысалы, кристалл дененің жылулық ұлғаю коэффициенті әр түрлі бағытта түрліше болады; кристалдардың механикалық, оптикалық және электрлік қасиеттері әр түрлі бағытта бірдей болмайды . Кристалдың өзіне тән сыртқы белгісі - оның геометриялық формасының дұрыс болатындығы. Терзе шынысының бетіне су қатқанда байқалатын мұз кристалдарының геометриялық дұрыс формалы өрнектері және қардың жеке ұлпаларының дұрыс формалары жалпыға белгілі. Кристалдардың жан - жағы айнадай жазық болып келеді, ол жазық жақтар бірімен - бірі түзу қырлар және үшкір бұрыштар жасап қиылысады. Әдетте жақтар біріне қарағанда бірі симметриялы болып орналасады. Мысалы, кварц ұштары алты жақты пирамидалар болып келген алты жақты призма түрінде болып кристалданады; ашудас октаэдр пішінді , ал қара тікен тұз (тас тұз) куб пішінді т.с.с болып кристалданады. Бір кристалды заттың әр түрлерінде оның жақтарының арасындағы бұрыштар еш уақытта өзгермейді. Мысалы, кварц кристалында призмалар мен пирамидалар жақтарының арасындағы бұрыш әруақытта 38°13'болады.
Қатты аморф денелер изотропты болады,яғни олардың қасиеттері барлық бағытта бірдей болады.
Кристалдың жазықтары белгілі бір бағытта орналасады, сындырғанда олар көбінесе осы жазықтықтардың бойымен жарылады. Мысалы, тас тұзының кристалдары ұрғанда өз ара перпендикуляр жазықтықтардың бойымен жарылып сынады, сонда сынғаннан кейінгі тас тұзының кесектері параллелепипедформалы болады; слюда жұқа - жұқа пластинкаларға бөлінеді. Ал аморф денелердің сынған жерлері ойлы-қырлы болады; жарылып сынған шыны ұсақтарының белгілі бір формасы болмайды.
Кристалл денелер мен аморф денелердің балқу, яғни қатты күйден сұйық күйге өту , процестері түрліше болады. Әрбір кристалл дененің өзіне тән белгілі бір тұрақты балқу нүктесі болады. Мұздың еру кезіндегі температурасы, ол еріп тегіс суға айналғанша өзгермей, 0°С- қа тең болып тұрады. Аморф дене бір қалыпты қызғанда оның температурасының уақытқа байланысты қалай өзгеретінін кескіндейтін қисықтың дененің жұмсауына сәйкес жері ғана көбірек майысады; аморф дене қатты күйден сұйық күйге біртіндеп өтеді. Жалпы алғанда бұл жағдай қатты аморф денені аса тұтқыр сұйыққа жақындатады.
Шыны шыны тәрізді әр түрлі заттар, шайыр, битум т.с.с. денелер аморф денелер болып табылады.
Балқытылған кристалл затты суытқанда кейде шыны тәрізді күй пайда болады. Жайлап суытыпжасырын балқу жылуын бөліп шығармай және затты кристалдық фазасына өткізбей оның температурасын балқу нүктесінен де төмен температураға жеткізуге болады. Алайда, мұнда заттың тұтқырлығы соншалықты артып, ол әдеттегі сұйыққа атымен ұқсамай , шыны тәрізді болады. Мұндай зат аса суытылған сұйық деп аталады. Аса суытылған сұйық тұрақты болмайды: бара-бара онда кристалдану процесі жүреді.
Кейінгі кездерде полимерлердеп аталатындарды жасайтын органикалық қосылыстардан тұратын аморф заттарға айрықша көңіл бөлінетін болды. Бұларда неғұрлым қарапайым қосылыстағы молекулалар (маномерлер) топ-топ (полимер) болып бірігеді. Мысалы, C2H4Oмономерден (паральдегидтен) полимер (ацетальдегид) жасалады; бұл ацетальдегидтің әрбір молекуласы паральдегидтің үш молекуласынан (C2H4O) 3 құралады. Полимерленудің мономердің бірнеше мың молекуласы бірігіп, бір топ, әдетте бау тәрізді топ жасалатын жоғары дәрежесінің де кездесуі мүмкін. Осындай полимерлерден құралатын қатты аморф дене молекулалардың бау шәрізді шумағы болып табылады. Нағыз және жасанды каучук , тағы басқа пластмассалар осыған мысал болады.
Қатты денелердегі жылулық қозғалыс. Қатты денелердің ұлғаюы.
Кристалды қатты дененің кеңістік решеткасын құрастыратын әрбір бөлшек (атом немесе ион) тепе - теңдік қалыптың маңында тербеліп тұрады. Міне осы тербелістердің энергиясы қатты дененің ішкі энергиясы болып табылады. Онымен, қатты денедегі бөлшектердің жылулық қозғалысынікінен басқаша болады. Газдарда жеке молекулалар бірімен-бірі тек серпімді түрде соқтығысып, еркін ұшып жүреді. Газдарда диффузиның жылдам болатын себебі осыдан.Сұйықтардағы молекулалар өздерінің ретсіз қозғалыстарында көршілес молекулалармен үздіксіз соқтығысып тұрады. Олар бір орынның маңында сенделіп, тек біртіндеп орын ауыстырып тұрады. Сұйықтарда да диффузия болады, бірақ мұндағы диффузия газдардағынан жай болады. Қатты дененің кристалдық решеткасында әрбір бөлшектің ( атомның немесе ионның) белгілі бір тепе-теңдік қалпы (орны) болады, ол осы орынның маңында тербеліп тұрады. Мұнымен қатар, жалпы алғанда, қатты денеде бөлшектер бір орыннан екінші орынға жылжып бара алады; бірақ бұл орын ауыстырулары сирек болады. Қатты денелерде диффузия өте баяу болады. Тиістірілген екі металдың бірінің ішіне бірінің өтуін өте мұқият бақылағанда ғана байқауға болады және мұндай жағдай денелер өте ұзақ уақыт тиісіп тұрғанда ғана байқалады.
Қатты дененің температурасы жоғарылағанда бөлшектердің өздерінің тепе- теңдік қалыптарынан ауытқу шамасы артады. Осыдан барып қатты дененің жылулық ұлғаюы туады.
Қатты дененің 0°температурадағы ұзындығын L0деп алсақ, оны t температураға қыздырғандағы ∆Lұзаруы мынаған тең болады:
∆L = αL0t, (19)
мұндағы α - қатты дененің жылулық сызықтық ұлғаюы коэффициенті. Бұдан дененің t температурадағы Lt ұзындығы мынаған тең:
Lt = L0 + ∆L = L0(1+αt), (20)
яғни қатты дененің ұзындығы температураға байланысты сызықтық түрде артады. Анығында бұл қатыс өз мағынасында дәл орындалмайды. Жылулық ұлғаю коэффициенті α температураға біраз байланысты болады, алйда көптеген жұмыстарда α коэффициентін тұрақты деп алуға болады. Қатты денелердің сызықтық ұлғаю коэффициенттері 10-5және 10-6град- мөлшердегі өте кішкене шама болып табылады.
Сызықтық ұлғаюдың нәтижесінде қатты дененің көлемі де артады. Қырының ұзындығы L0куб тәрізді дене алынған болсын; оның бастапқы L03-ке тең көлемін V0 арқылы белгілейік. Сонда бұл дененің tтемпературадағы көлемі мынаған тең болады:
V = L03( 1+αt) 3 = V0( 1+αt) 3. (21)
( 1+αt)биномын куб дәрежеге шығарып, α2және α3бар мүшелерді ескермесек , мынау шығады:
V = V0( 1+3αt).(22)
3αшаманы b арқылы белгілеп , мынаны жазамыз :
V = V0( 1+bt).(23)
b шама қатты дененің жылулық көлемдік ұлғаю коэффициенті деп аталады. Келтірілгенесептеуден шамамен алғанда b коэффициенті үш еселенген сызықтық ұлғаю коэффициентіне тең деп айтуға болады.
[1,391-бет]

2.2 Қатты дененің түрлері
Қатты дене ішіндегі электронның күйі, Бриллюэн зонасындағы толқындық вектордың мүмкін болатын N мәніне сәйкес толқындық функциялар арқылы сипатталады. Бұр күйлер зоналарға бөлінеді. Зоналарды электрондардың толтыруына байланысты қатты денелер бірнеше топқа бөлінеді.
Паули принципі бойынша, әрбір кванттық күйде синдерді қарама - ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.