Характеристика твёрдого состояния вещества. Кристаллы.

Каждый может легко разделить тела на твердые и жидкие. Однако это деление будет только по внешним признакам. Для того чтобы выяснить, какими же свойствами обладают твердые тела, будем их нагревать. Одни тела начнут гореть (дерево, уголь) — это органические вещества. Другие будут размягчаться (смола) даже при невысоких температурах — это аморфные. Особую группу твердых тел составляют такие, для которых зависимость температуры от времени нагревания представлена

на рисунке 12.

Это и есть кристаллические тела. Такое поведение кристаллических тел при нагревании объясняется их внутренним строением.

Кристаллические тела — это такие тела, атомы и молекулы которых расположены в определенном порядке, и этот порядок сохраняется на достаточно большом расстоянии. Пространственное периодическое расположение атомов или ионов в кристалле называют кристаллической решеткой. Точки кристаллической решетки, в которых расположены атомы или ионы, называют узлами кристаллической решетки.

Кристаллические тела бывают монокристаллами и поликристаллами. Монокристалл обладает единой кристаллической решеткой во всем объеме.

Анизотропия монокристаллов заключается в зависимости их физических свойств от направления. Поликристалл представляет собой соединение мелких, различным образом ориентированных монокристаллов (зерен) и не обладает анизотропией свойств. Большинство твердых тел имеют поликристаллическое строение (минералы, сплавы, керамика).

Основными свойствами кристаллических тел являются: определенность температуры плавления, упругость, прочность, зависимость свойств от порядка расположения атомов, т. е. от типа кристаллической решетки.

Аморфными называют вещества, у которых отсутствует порядок расположения атомов и молекул по всему объему этого вещества. В отличие от кристаллических веществ аморфные вещества изотропны. Это значит, что свойства одинаковы по всем направлениям. Переход из аморфного состояния в жидкое происходит постепенно, отсутствует определенная температура плавления. Аморфные тела не обладают упругостью, они пластичны. В аморфном состоянии находятся различные вещества: стекла, смолы, пластмассы и т. п.

Упругость — свойство тел восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил или других причин, вызвавших деформацию тел. По характеру смещения частиц твердого тела, происходящие при изменении его формы деформации делятся на: растяжение — сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Для упругих деформаций справедлив закон Гука, согласно которому упругие деформации прямо пропорциональны вызывающим их внешним воздействиям. Для деформации растяжения — сжатия закон Гука имеет вид:, где механическое напряжение, относительное удлинение,

— абсолютное удлинение, Е — модуль Юнга (модуль упругости). Упругость обусловлена взаимодействием и тепловым движением частиц, из которых состоит вещество.

Пластичность — свойство твердых тел под действием внешних сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации после того, как действие этих сил прекратится. Такие деформации называются пластическими.

 

Рентгеновские лучи

В 1895 г. В. Рентген, наблюдая процессы в газоразрядных трубках, открыл загадочные лучи, которые теперь называют рентгеновскими лучами. Они были обнаружены благодаря их способности вызывать свечение флуоресцирующих веществ. Эти лучи вызывали зеленоватое свечение стекла газоразрядной трубки в том месте, где на него падал поток быстрых электронов из катода. Рентгеновские лучи способны проникать через тела, непрозрачные для обычного света, например черную бумагу, картон, тонкие слои металла. Они вызывают почернение фотографической пластинки и потерю заряда электроскопа вследствие ионизации воздуха.