Отличительным свойством кристалла является анизотропия-зависимость свойств от направления внутри кристалла. Анизотропия наблюдается в материалах: стекло, смола, отдельные виды пластмасс и д.р.
На свойства кристаллических тел большое влияние
оказывают различные дефекты решетки, нарушение дальнего порядка.
Они могут быть вызваны внедрением в решетку чужеродных атомов, т.е. примесей. Может оказаться, что в узле решетки отсутствует атом, что называют вакансией.
Кроме
этого существует много других причин, вызывающих нарушение в кристаллической
решетке.
Путем термической, механической обработки тел и других воздействий число дефектов можно увеличивать или уменьшать и тем самым изменять свойства твердого тела.
С точки зрения сил, действующих между частицами внутри кристалла, их можно условно разделить на четыре типа: ионные, атомные, молекулярные и металлические.
К числу ионных структур относится большинство неорганических соединений, например соль. В решетку ионных кристаллов упорядоченно располагаются положительные и отрицательные ионы. Электрические силы, возникающие между положительными и отрицательными ионами, обеспечивают довольно прочную связь кристалла в целом.
Атомные кристаллы образуются путем плотной упаковки атомов, чаще всего одинаковых, при этом ионы не образуются. Устойчивость решетки обеспечивается ковалентными связями. Примером таких кристаллов могут служить алмаз, графит и д.р.
Многие органические соединения состоят из нейтральных молекул, связь обеспечивается молекулярными силами. Как правило, кристаллы такого типа легко разрушаются. К таким веществам относятся, например парафин, твердая углекислота, йод.
Нагрев твердых тел сопровождается увеличением внутренней энергии. При этом увеличивается скорость движения молекул, и увеличиваются межмолекулярные промежутки, значит, происходит увеличение как кинетической, так энергии взаимодействия молекул. С увеличением расстояний между молекулами силы взаимодействия уменьшаются.
При некоторой температуре, которую называют точкой плавления, молекулярные силы ослабевают настолько, что кристаллическая решетка разрушается, дальний порядок переходит в ближний - тело плавится.
При плавлении
кристаллов температура остается постоянной, следовательно, увеличение энергии
тела происходит только за счет энергии взаимодействия молекул.
Количество
тепла при плавлении находится
где 
-
удельная теплота плавления, т.е. количество тепла, необходимого для
расплавления 1 кг вещества, взятого при температуре плавления.
На рисунке 2 показаны тепловые процессы при нагреве тела.
Участок 1 -2 соответствует нагреву твердого тела, участок 2-3 -плавлению, а участок 3-4 - нагреву жидкости, полученной при плавлении твердого тела.
или 
(1+
Т),
где a - коэффициент линейного расширения. Он зависит от рода вещества.
Линейное расширение тел
Рассмотрим расширение тел, у которых ярко выражена длина. Примером могут служить трубы, балки, стержни.
Поперечные размеры этих тел малы по сравнению их длиной. В этом случае
можно говорить об изменение длины тел или линейного расширении. Так как длина
тела в N раз больше одного межмолекулярного промежутка, т.е. 
= Nr, a
Nr2 = Nr1(1+
Т). Это дает возможность утверждать, что
где 1 - длина тела при температуре Т1
2 - длина тела при температуре Т2.
Изменение длины находится 
В случае объемного расширения тел можно провести аналогичные рассуждения и установить, что
V2 = V1(1+
T),
где V1 - объем тела при температуре Т1
V2 - объем тела при температуре Т2.
Изменение объема тела будет
|
где 
- коэффициент объемного расширения.
Несмотря на то, что линейное и объемное расширение незначительно их необходимо учитывать в технике. При укладке рельс оставляют тепловые зазоры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.