Фаза наречен термодинамично равновесие състояние на материята характеризира с физични свойства на други възможно равновесни състояния на същото вещество. Преход на вещество от една фаза към друга - фазов преход - винаги е свързано с качествени промени в свойствата на тялото. Пример за фазови преходи може да е промени в агрегатното състояние. Но понятието "фазов преход" е по-широко, тъй като че включва преход от един материал в друга модификация, като се поддържа състояние на агрегиране (полиморфизъм). Пример, превръщането на диамант с графит. Има два вида на фазовите преходи.
Фаза преход един вид - е придружено от абсорбцията или освобождаването на топлина, промяна в обема и се влива при постоянна температура. Примери: топене, кристализация, изпаряване, сублимация (сублимиране), и други.
Фазови преходи на два вида - протичат без изолиране или поглъщане на топлина, запазване стойности обем, но рязка промяна в специфичната топлина. Примери: преход феромагнитни минерали под определено налягане и температура в парамагнитен състояние (желязо, никел); Някои преходни метали и сплави при температура близка до 0 K 0 в състояние на свръхпроводящ (ρ = 0 ома ∙ т), и други.
За химически униформа фаза материал концепция съвпада с тази на агрегатното състояние. Да разгледаме система за фазови превръщания използват за яснота състояние диаграма (pic2). Това в Р и Т координати се дава с отношението между температурата на фазовия преход и налягане. Тези криви като криви на изпаряване (OI), т.т. (ОП) и сублимация (OS) и образуват диаграмата на състоянията.
Точка О определя състоянието на пресечните криви (Т и Р), когато всичките три състояния на агрегация на вещество са в термодинамично равновесие. Поради тази причина той се нарича тройната точка. Например, тройната точка на водата е един от референтните точки (0 0 ° С) Температура Целзий. Както следва от уравнение Clapeyron - Clausius зависимост от Т = F (F) на прехода твърдо вещество - течни вещества, които при прехода към течната фаза увеличава обема (вода, германий, желязо), 2а, и вещества, които се характеризират с намаляване на количеството на ориз. 2Ь - е различен.
крива изпаряване завършва критична точка - К. Както се вижда от фигурата, е възможно да се движат непрекъснато течността за газовата фаза без крива изпаряване пресичане, т.е. този преход без трансформация присъщата фаза.
При налягане по-малко P - тройна точка, веществото може да съществува само в две фази: твърда и пари. Освен това, при температури под Ttr.tchk. , А преход от твърдо в газ заобикаляйки течната фаза. Този процес се нарича сублимация, или чрез сублимация. Специфична топлина на сублимация
Топлинните свойства на твърди вещества.
Термично движение в кристали се дължи на силното взаимодействие на частиците се ограничава само вариации около местата на кристалната решетка. Амплитудата на тези трептения обикновено не се оказва 10 -11 m, т.е. Тя е само 5-7% от решетка период по съответните направления. Естеството на тези колебания е много трудно, както е определено от силите на взаимодействие между накланящата частица с всички свои съседи.
Увеличението на температура означава увеличение на кинетичната енергия на частиците, което от своя страна означава увеличаване на амплитудата на трептенията на частиците, което обяснява разширяване кристални твърди вещества чрез нагряване.
Всяка частица колебае има три степени на свобода на вибрационното движение. Като се има предвид, че освен кинетичните частици също притежават потенциална енергия в една степен на свобода следва да се приписва на енергия ε: = КТ. Сега, за вътрешната енергия ще има мол:
и моларното топлинен капацитет:
Т.е. моларен топлина химически прости кристални твърди вещества идентични и независими от температурата - закона Dulong-Petit.
Експериментите показват, че законът е Добрата започва от стайна температура (фиг.3). Обяснения отклонения от Dulong-Petit закон при ниски температури са били дадени от Айнщайн и Дебай специфична топлина в квантовата теория. Доказано е, че енергията, която е необходима за една степен на свобода не е постоянен, но зависи от честотата на температура и трептене.
Има две характеристики, които са класифицирани кристали: а) кристалографски - геометрията на кристалната решетка и б) физическа - естеството на взаимодействието на частици, намиращи се в кристалната решетка и тяхното естество.
Най-важните геометрични свойства на кристалните решетки и единични клетки е симетрия по отношение на определени посоки и самолети. Броят на възможните видове симетрия е ограничен. Руската кристалографите ES Fedorov (1853 - 1919) показва, че има само 230 възможни комбинации от елементи симетрия, които по паралелен превод, въртене и отражение осигуряват плътен, т.е. без фуги и пукнатини Опаковъчна единица клетки в пространството. Брава показва, че има само 14 видове решетки, които се различават по вид преносим симетрия. Разграничаване примитивни (общо) база в центъра, и obemnotsentrirovannye FCC кристална решетка. Формата на клетка в зависимост от ъглите между неговите страни а, β и γ и съотношението между дължината на ръбовете А, В и С, тези 14 видове решетки образуват седем кристални системи (syngonies): куб, шестоъгълна, четириъгълни, триъгълни или ромбоидни, Орторомбичните, моноклинна и триъгълна.
Поради естеството на взаимодействието на частици, намиращи се в кристалната решетка и техните природни кристали са разделени в четири групи: йонни, атомни, молекулярни и метални
Йонийски - в кристалната решетка точки са разположени йони с противоположни знаци; взаимодействие се дължи на електростатичните сили на привличане (йонни или heteropolar връзка).
Ядрената - в точките на кристална решетка са разположени неутрални атоми, държани в възли хомеополярни или ковалентни връзки.
Метал - в кристалната решетка точки са разположени положителни метални йони; свободни електрони форма т.нар електрон газ, която осигурява комуникационни йони.
Молекулно - в кристалната решетка точки са разположени неутрални молекули, сила на взаимодействие между тях поради леко изместване на електронен облак атом (или поляризация ван дер Ваалс сила).
Механични свойства на твърди вещества.
Всички недвижими тялото от външни сили се променят формата и размера им, т.е. деформиран. Деформиране сили се наричат натоварване. Ако тялото отнема първоначалния си размер и форма, деформацията се нарича еластична след разтоварване. Ако същия размер и форма възстановява само частично, а след това тази деформация се нарича пластмаса.
Чрез прилагане на натоварването се отличават деформация: компресия, напрежение, усукване, огъване и срязване. Количествена мярка на деформиране сила (стрес) е механичен стрес: σ = F / S, [σ] = N / m2 = Pa. Деформация характеризира с абсолютната деформация Δl = L2 - L1 и величината на относителната деформация е = Δl / L1. Английски физик Робърт Хук (1635 - 1703), създадена експериментално, че за еластична деформация σ = Eε. Тук коефициент на пропорционалност Е (модул на Янг) характеристики на еластичните свойства на материала. Физическата смисъла на тази стойност - стойността на механично напрежение, което удвоява геометричните размери на тялото
Свързани статии