Сұйық және қатты денелер

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министірлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университет

СӨЖ

Тақырыбы: Сұйық және қатты денелер

Орындаған; Смагулова Л. Ж

БЛ-409

Тексерген ; Рахимбердина А. Т

Семей, 2015 ж

Сұйық және қатты денелер және олардың қасиеттері

Әр күйдегі заттардың молекулалары да әр түрлі әрекеттеседі. Осыған байланысты олардың касиеттері де өзгеріп отырады. Мысалы, қатты күйдегі денені қысып сығу немесе тартып созу өте қиын. Ол өзінің пішінін де, көлемін де өзгертпей, сақтайды. Көптеген денелер қатты күйге ауысканда оны құрайтын молекулалар (атомдар) кристалдық тop құрайды.

Дененін созылуға да, сығылуға да қарсылық жасап, пішіні мен көлемін сақтауы олардың молекулаларының арасындағы өзара әрекеттесу күштері арқылы түсіндіріледі. Молекулалардың арасында тартылыс күші де, тебіліс күші де болады. Белгілі бір rO ара қашықтықта молекулалардың арасындағы тартылыс күші тебіліс күшін теңгереді. Ал молекулалардың ара қашықтығы rO-ден кіші болса (r<rO), онда олардың арасындағы тебіліс күші тартылыс күшінен үлкен болады. Сөйтіп, қатты денені сығу қиындай түседі. Кері жағдайда, яғни r>rO болса, онда молекулалардың арасындағы тартылыс күші тебіліс күшінен артық болады да, қатты денені созу қиынға түседі.

Сұйық күйдегі дене өзінін, пішінін оңай өзгертеді, бірақ көлемін сақтайды. Сұйық құйылған ыдыс пішінін қабылдайды. Аққыштық, көлемін сақтау және пішінін оңай өзгерту - сұйыққа тән қасиет. Сұйықтың бұл қасиеті күрделі пішінді металл бұйымдарын жасауға пайдаланылады. Ол үшін балқыған металды, арнайы жасалған қалыптарға құйып, катырады. Сұйықтың молекулалары қатты денелердің молекулаларына карағанда бір-бірінен алшақ орналасады. Сондықтан олардың арасындағы тартылыс күштері де, тебіліс күштері де қатты денелерге қарағанда кем болады. Сөйтіп, сұйық оңай ағады, оңай бөлінеді. Соған қарамастан сұйықтың көлемін өзгерту өте қиын. Өйткені сұйықтардың молекулалары да белгілі бір rO ара қашықтықта тартылыс күші мен тебіліс күштерінің тепе-теңдігін сақтауға тырысады. Шыны молекулалары ретсіз орналасқандықтан, оның құрылысы кристалл қатты денеден гөрі сұйық молекулаларының орналасуына ұқсас. Молекулалары белгілі бір ретпен қайталанып орналасатын денелер - кристалл денелер, ал молекулалары ретсіз орналасатындары - аморф денелер деп аталады. Шыны аморф денеге жатады. Сұйықтар сияқты шыны молекулалары да аққыш келеді. Бірақ оның аққыштығы өте баяу жүреді. Міне, сондықтан тік қалпында өте ұзақ сақталған шынылардың төменгі жағы бірте-бірте қалыңдай түседі.

Сұйық кезінде кеңістікте сұйықтан ұшып шыққан молекулалар бу түзейді. Бүл процесті кебу деп атайды. Суйықтар кез келген температурада кебе береді.

Өзінің сұйығымен динамикалық тепе теңдікте болатын буды қаныққан бу деп атайды . Осы жағдайда бу қысымы қаныққан бу қысымы деп атайды.

ҚАТТЫ ДЕНЕ - заттың агрегаттық күйі; пішінінің орнықтылығымен және атомдарының жылулық қозғалыс әсерінен тепе-теңдік қалпының маңында мардымсыз аз тербелістер жасайтындығымен сипатталады. Атомдарының орналасу сипатына қарай Қ. д-лер 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. Қ. д-лердің 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) атмосф. қысым кезінде Т>0 К темп-рада қатаяды. Қ. д-лердің құрылымы қатаю процесінің өту ерекшелігіне, балқыманың құрылымы мен табиғатына байланысты анықталады. Қ. д. қасиеттерінің табиғатын кванттық теория негізінде ғана толық түсінуге болады. Кристалдардың кванттық теориясы аморф денелердің кванттық теориясына қарағанда толығырақ зерттелген. Қ. д. қасиеттерін оның атомдық-молек. құрылысы, атомдық (атомдар, иондар, молекулалар) және субатомдық (электрондар, атомдық ядролар) бөлшектерінің қозғалыс заңдары арқылы түсіндіруге болады. Қ. д-лердің (металдардың, минералдардың, т. б. ) макроскопиялық қасиеттері туралы деректерді жинақтау мен жүйелеу 17 ғ-да басталды. Қ. д-лерге әсер ететін мех. 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 денедегі атомдар. Атом аралық байланыстар. Атомдар, молекулалар немесе иондар Қ. д-нің құрылымдық бірліктері қызметін атқарады. Қ. д-нің кристалдық құрылымы атомдық бөлшектер арасындағы әсер етуші күштерге тәуелді. Сыртқы қысым көмегімен атомдар аралығындағы ара қашықтықты өзгерте отырып, Қ. д-нің кристалдық құрылымы мен қасиеттерін айтарлықтай өзгертуге болады. Сонымен қатар Қ. д-нің құрылымы мен қасиеттері темп-раның өзгерісіне, магнит өрісінің әсеріне, басқа да сыртқы әсерлерге байланысты өзгереді. Байланыстарының түрі бойынша Қ. д. 5 класқа бөлі-

неді (иондық, атомдық, металдық, молекулалық, сутектік) . Иондық кристалдарда (NaCl, KСl, т. б. ) электрондар бір атомнан екінші атомға өтіп, иондар түзеді. Иондар арасындағы негізгі өзара әрекеттесу күші - электрстатик. тартылыс күштері болып табылады. Ковалентті байланыстағы кристалдарда (алмаз, Ge, Sі) көршілес атомдардың валенттік электрондары ортақтастырылып, нәтижесінде электрондық тығыздығы жоғарылайды және оның белгілі бір бағыты болады. Мыс., алмаздың құрылымы осы байланысқа жатады. Мұндағы кристалл аса ірі молекуланы елестетеді. Металдық кристалдарда (Cu, Al, Na) еркін өткізгіштік электрондар байланыс энергиясын тудырады: металды электрондық сұйыққа батырылған оң иондардан тұратын тор деп қарастыруға болады. Барлық металл кристалдары негізінен металдық байланыстың нәтижесінде пайда болады. Осымен қатар кейбір металдар үшін (вольфрам, темір, қалайы, марганец, т. б. ) коваленттік байланыста маңызды болып табылады. Молекулалық кристалдарда молекулалардың динамик. поляризациялануы салдарынан молекулалар әлсіз электрстатик. күштермен (Ван-дер-Ваальс күштерімен) байланысады (қ. Молекула аралық өзара әсер) . Сутектік байланысты кристалдарда [H2O (мұз), HF] сутегінің әрбір атомы тартылыс күші әсерінен бір мезгілде басқа екі атоммен байланысады. Бұл байланыс су молекулаларының арасындағы өзара әрекеттесудің маңызды түрі. Ол су молекулаларының дипольдық моменттерінің электрстатик. тартылысымен бірге су мен мұздың қасиеттерін қалыптастырады. Қ. д-ні байланыстар бойынша классификациялау шартты нәрсе, себебі көптеген заттарда байланыстың бірнеше түрлі комбинациялары байқалады (қ. Кристаллохимия) . Қ. д-дегі атомдық бөлшектердің арасындағы әсер етуші күштер әр түрлі болғанымен, олардың негізгі көзі электрстатик. тартылыс және тебіліс күштері болып табылады. Өзара әсерлесу күштері туралы білім Қ. д-нің күй теңдеуін алуға мүмкіндік береді. Барлық Қ. д-лер жоғары темп-рада балқиды немесе кебеді (қатты гелийден басқасы; қатты гелий қысымның күшімен темп-ра төмендегенде балқиды) . Балқу процесінде денеге берілетін жылу атомдар арасындағы байланысты үзуге жұмсалады. Қ. д-нің балқу темп-расы (Тб) табиғатына байланысты әр түрлі болады (молекулалық сутек үшін -259, 1С, вольфрам үшін -341020С, графит үшін 4000С-ден жоғары) .

Қ. д-нің механикалық қасиеттері. Қ. д. мех. қасиеттері оның сыртқы мех. әсерлерге реакциясын сипаттайды: сығу, созу, бұрау, соққы, т. б. Қ. д. мех. қасиеттері оның құрылымдық бөлшектердің арасында әсер ететін байланыс күштерімен анықталады. Бұл күштердің әр түрлі болуы мех. қасиеттердің де әр түрлі болуына әкеледі: Қ. д-лердің 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.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.