Кристал денелер

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

КРИСТАЛ ДЕНЕЛЕР

Қатты денелер сұйықтар сияқты өзінің көлемін ғана сақтап қоймайды, сонымен бірге пішінін де сақтайды. Олар негізінен кристалл күйде болады екен. Бұлай болу себебі не?

Кристалдар - атомдары немесе молекулалары кеңістікте белгілі орын алып, реттеліп орналасқан қатты денелер. Кристалдың сыртқы пішінінің дұрыс болып келуі де осыған байланысты. Мысалы, кәдімгі ас тұзы түйіршігінің бір - бірімен тік бұрыш жасап тұрған жазық жақтары бар. Мұны лупа арқылы ас тұзын қарап байқауға болады. Ал қар қылауының пішіні геометриялық жағынан қандай дұрыс десеңізші! Мұнда да кристалл қатты дененің - мұздың ішкі құрылысының геометриялық дұрыстығы бейнеленген.

Кристалдар анизотропиясы. Бірақ сыртқы пішіні дұрыс болып келуі кристалдың реттелеген құрылысын жалғыз ғана, тіпті ең басты салдары бола алмайды. Басты - физикалық қасиеттердің кристалда таңдалып алынған бағытқа тәуелділігі. Ең алдымен, кристалдың механикалық беріктігінің әр түрлі бағытта түрліше болатыны көзге түседі. Кесек слюданы бір бағытта жұқа пластиналарға перпендикуляр болатын бағыттажарып бөлу әлдеқайда қиын. Сондай-ақ, графит кристалы қабаттарын да бір бағытта оңай ажыратуға болады. Қарындашпен жазған кезде, графит қабаттары осылай үздіксіз ажыратылады да, оның жұқа қабаттары қағаз бетіне қалып отырады. Бұлай болу себебі- графиттің кристалл торының құрылымының қат-қабаты болуына байланысты. Қабаттар көміртегі атомдарынан тұратынпараллель жазық торлар қатарынан түзілген. Атомдар дұрыс алтыбұрыштардың төбелерінде орналасқан. Қабаттар ара қашықтықтары біршама алшақ: алтыбұрыш қабырғасының ұзындығына қарағанда шамамен екі есе артық. Сондықтан әр қабаттың өзінің ішіндегі байланыстан гөрі, қабаттардың өзара байланысты нашарлау болады.

Көптеген кристалдар жылуды және электр тогын әр түрлі бағыттарда түрліше өткізеді. Кристалдардың оптикалық қасиеттері де бағытқа тәуелді. Мысалы, кварц кристалы оған түсетін сәуленің бағытына қарай жарықты түрліше сындырады.

Физикалық қасиеттердің кристалл ішіндегі бағыттарға тәуелділігі анизотропия деп аталады. Барлық кристалл денелер аназотропты.

Монокристалдар және поликристалдар. Металдардың құрылымы кристалдық болып келеді. Сондықтан да, қазіргі кезде еңбек құралдарын, түрлі машиналар мен механизмдерді жасау үшін негізінен металдар пайдаланады.

Егер едәуір бір металл кесегін алсақ, онда оның кристалдық құрылымы не сыртқы пішінінен, не оның физикалық қасиеттерінен бірден көзге түсіп, білінбейді. Әдеттегі күйде металдарда анозотропия байқалмайды.

Бұл жерде мәселе, кәдімгі металл бір - бірімен тұтасып бітіскен өте көп ұсақ кристалдардан тұратынында болып отыр. Металдың әсіресе, жаңа сынған жерін микроскоп немесе тіпті лупа арқылы қарап, оларды көру қиынға соқпайды. Әр түрлі бағытқа қарй кристалдың қасиеттері түрліше болады, бірақ бұл майда кристалдар бір-біріне қатысты бейберекет бағдарланған. Осының нәтижесінде жеке бір кристалдың көлеміне қарағанда анағұрлым үлкен көлемдегі металдың ішіндегі барлық бағыттар тең түседі де, олардың қасиеттері барлық бағыт бойынша бірдей болады.

Саны көп майда кристалдардан тұратын қатты денені поликристалл дене деп атайды. Жекеленген кристалдарды монокристалдар деп атайды.

Аса мұқияттылықты сақтай отырып. өлшемі үлкен металл кристалын - монокристалды өсіріп алуға болады. Әдеттегі жағдайларда поликристалл денелердің түзілу себебі - көптеген кристалдардың өсуі олар бір- біріне жақындап, түйіскен кезіне дейін жалғаса береді де, осының нәтижесінде біртұтас дене түзіледі.

Поликристалл денелерге металдар ғана жатпайды. Мысалы, кесек қанттың да құрылымы поликристалл болады.

Кристалл денелердің көпшілігі өзара бітіскен көптеген кристалдардан түзілгендіктен поликристалдарға жатады. Жеке кристалдар - монокристалдардың геометриялық пішіндері дұрыс және олардың әр бағыттағы қасиеттері де әр түрлі болады.

ТЕМПЕРАТУРА ЖӘНЕ ЖЫЛУЛЫҚ ТЕПЕ- ТЕҢДІК

Макроскопиялық параметрлер. Газдардағы және басқа макроскопиялық денелердегі процестерді сипаттау үшін әрдайым молекула- кинетикалық теорияға жүгіне берудің қажеттігі жоқ. Макроскопиялық денелердің, атап айтқанда газдардың жай -күйін дене құрап тұрған жеке молекулаларға қатысты емес, бүкіл малекулаларға қатысты болатын физикалық шамалардың аз ғана санымен сипаттауға болады. Мұндай шамалардың санатына V көлем, p қысым, T температура және басқалары жатады.

Осылайша берілген массадағы газ ардайым қандай да бір көлем алады, оның белгілі бір дәрежеде қысымы және температурасы болады. Көлем мен қысым газ күйін сипаттайтын механикалық шамалар болып табылады. Температура механикада қарастырылмайды, өйткені ол дененің ішкі күйін сипаттайды.

Денелердің молекулалық құрылымын есепке алмай-ақ, макроскопиялық денелердің күйін сипаттайтын шамаларды (V, p, T)

макроскопиялық параметрлер деп атайды.

Макроскопиялық парамтрлер көлемі, қысым және температурамен ғана шектеліп қоймайды. Мысалы, газдардың қоспасы үшін тағы да қоспаның жеке құрамдарының шоғырлануын білу керек. Кәдімгі атмосфералық ауа осындай қоспа болып келеді.

Суық және ыстық денелер. Жылу құбылыстары жөніндегі барлық ілімде температура ұғымы басты орын алады. Біздің бәріміз де суық және ыстық денелер арасындағы айырмашылықты өте жақсы білеміз. Біз қай дененің күштірек қызғанын қолымызды тигізіп анықтай аламыз, және бұл дененің температурасы әлдеқайда жоғары екен дейміз. Температура дененің қызулық (суық, жылы, ыстық) дәрежесін сипаттайды. Температураны өлшеу, термометр деп аталатын аспап жасалған. Оның құрылысында денелердің қыздырғанда немесе суытқанда көлемін өзгертетін қасиеті пайдаланылатын.

Жылулық тепе- теңдік. Адам денесінің температурасын өлшеу үшін медициналық термометрді қолтықтың астында 5-8 минут ұстау керек. Осы уақыт ішінде термометрдегі сынап ысып, оның деңгейі көтеріледі. Сынап бағанасының ұзындығы бойынша температураны анықтауға болады. Кез келген дененің температурасын кез келген термометрмен өлшегенде де осындай құбылыс байқалады. Термометр деннің температурасын еш уақытта денеге тиісімен бірден көрсетпейді. Дене мен термометр температуралары теңеліп, температура өзгермейтін жағдайға жетіп, олардың арасында жылулық тепе- теңдік тағайындалғанша біраз уақыт қажет.

Температурасы әр түрлі кез келген денелер арасында уақыт өтуіне қарай жылулық тепе- теңдік орнайды. Суы бар стаканға бір кесек мұз тастап, оны қақпақпен тығыздап жабыңдар. Мұз ери бастайды, ал су салқындай түседі. Мұз әбден еріп біткеннен кейін су жыли бастайды, судың температурасы айналадағы ауаның температурасындай болғаннан кейін, суы бар стаканның ішінде ешқандай өзгеріс болмайды.

Осындай және осыған ұқсас басқа да қарапайым бақылаудан жылу құбылыстарының өте маңызды жалпы қасиеттерінің бар екендігі жайлы қорытынды жасауға болады.

Кез келген макроскопиялық дене немесе макроскопиялық денелер тобы сыртқы жағдайлар өзгермегенде жүйеде өздігінен жылулық тепе -теңдік күйге келед. Жылулық тепе- теңдік деп барлық макроскопиялық параметрлер мейлінше ұзақ уақыт бойы өзгермей қалатын күйді айтады. Бұл көлем мен қысым өзгермейді, жылу алмасу болмайды, газдардың сұйықтар мен қатты денелердің бір -біріне айналуы болмайды және т. б. дегенді білдіреді. Былайша айтқанда, термометрдегі сынап бағананың көлемі өзгермейді. Ол жүйенің температурасы тұрақты болып қалады деген сөз.

Бірақ жылулық тепе-теңдік кезінде де дене ішінде микроскопиялық процестер тоқталмайды. Соқтығысулар кезінде молеклалардың орындары, олардың жылдамдықтары өзгереді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.