Modele budowy gazów, cieczy i ciała stałe

Wszystkie substancje mogą istnieć w trzech stany skupienia.

Gaz – stan skupienia, w którym substancja nie ma określonej objętości i kształtu. W gazach cząstki substancji są usuwane na odległości znacznie przekraczające wielkość cząstek. Siły przyciągania pomiędzy cząstkami są małe i nie mogą utrzymać ich blisko siebie. Energię potencjalną oddziaływania cząstek uważa się za równą zeru, to znaczy jest znacznie mniejsza energia kinetyczna ruchy cząstek. Cząsteczki rozpraszają się chaotycznie, zajmując całą objętość naczynia, w którym znajduje się gaz. Trajektorie cząstek gazu są liniami przerywanymi (od jednego uderzenia do drugiego cząstka porusza się równomiernie i prostoliniowo). Gazy można łatwo sprężyć.

Płyn- stan skupienia, w którym substancja ma określoną objętość, ale nie zachowuje swojego kształtu. W cieczach odległości między cząstkami są porównywalne z wielkością cząstek, dlatego siły oddziaływania pomiędzy cząstkami w cieczach są duże. Energia potencjalna oddziaływania cząstek jest porównywalna z ich energią kinetyczną. Ale to nie wystarczy do uporządkowanego układu cząstek. W cieczach obserwuje się jedynie wzajemną orientację sąsiadujących cząstek. Cząsteczki cieczy wykonują chaotyczne oscylacje wokół pewnych położeń równowagi i po pewnym czasie zamieniają się miejscami z sąsiadami. Skoki te wyjaśniają płynność cieczy.

Solidny– stan skupienia, w którym substancja ma określoną objętość i zachowuje swój kształt. W ciałach stałych odległości między cząstkami są porównywalne z wielkością cząstek, ale mniejsze niż w cieczach, dlatego siły oddziaływania między cząsteczkami są ogromne, co pozwala substancji zachować swój kształt. Energia potencjalna oddziaływania cząstek jest większa od ich energii kinetycznej, dlatego w ciałach stałych istnieje uporządkowany układ cząstek, zwany siecią krystaliczną. Cząstki ciał stałych wykonują chaotyczne oscylacje wokół położenia równowagi (węzła sieci krystalicznej) i bardzo rzadko zamieniają się miejscami z sąsiadami. Kryształy mają charakterystyczną właściwość - anizotropię - zależność właściwości fizycznych od wyboru kierunku w krysztale.

1. Model struktury cieczy. Pary nasycone i nienasycone; zależność prężności pary nasyconej od temperatury; wrzenie. Wilgotność powietrza; punkt rosy, higrometr, psychrometr.

Odparowanie - parowanie zachodzące w dowolnej temperaturze ze swobodnej powierzchni cieczy. Na ruch termiczny w dowolnej temperaturze energia kinetyczna cząsteczek cieczy nie przekracza znacząco energia potencjalna ich połączenia z innymi cząsteczkami. Parowaniu towarzyszy ochłodzenie cieczy. Szybkość parowania zależy od: otwartej powierzchni, temperatury i stężenia cząsteczek w pobliżu cieczy.

Kondensacja- proces przejścia substancji ze stanu gazowego do stanu ciekłego.
Odparowanie cieczy w zamkniętym naczyniu w stałej temperaturze prowadzi do stopniowego wzrostu stężenia cząsteczek parującej substancji w stanie gazowym. Po pewnym czasie od rozpoczęcia parowania stężenie substancji w stanie gazowym osiągnie wartość, przy której liczba cząsteczek powracających do cieczy zrówna się z liczbą cząsteczek opuszczających ciecz w tym samym czasie. Zainstalowany równowaga dynamiczna pomiędzy procesami parowania i kondensacji materii.

Nazywa się substancję w stanie gazowym, która znajduje się w równowadze dynamicznej z cieczą para nasycona. (Para to zbiór cząsteczek opuszczających ciecz podczas procesu parowania.) Parę pod ciśnieniem poniżej poziomu nasyconego nazywa się nienasyconą.

Ze względu na ciągłe parowanie wody z powierzchni zbiorników, gleby i roślinności, a także oddychanie ludzi i zwierząt, atmosfera zawsze zawiera parę wodną. Dlatego Ciśnienie atmosferyczne jest sumą ciśnienia suchego powietrza i zawartej w nim pary wodnej. Ciśnienie pary wodnej będzie maksymalne, gdy powietrze będzie nasycone parą. Para nasycona, w przeciwieństwie do pary nienasyconej, nie podlega prawom gazu doskonałego. Zatem prężność pary nasyconej nie zależy od objętości, ale zależy od temperatury. Zależności tej nie można wyrazić prostym wzorem, dlatego na podstawie eksperymentalnych badań zależności prężności pary nasyconej od temperatury opracowano tabele, z których można określić jej ciśnienie w różnych temperaturach.

Nazywa się ciśnieniem pary wodnej w powietrzu w danej temperaturze wilgotność absolutna. Ponieważ prężność pary jest proporcjonalna do stężenia cząsteczek, wilgotność bezwzględną można zdefiniować jako gęstość pary wodnej obecnej w powietrzu w danej temperaturze, wyrażoną w kilogramach na metr sześcienny (p).

Wilgotność względna to stosunek gęstości (lub ciśnienia) pary wodnej w powietrzu w danej temperaturze do gęstości (lub ciśnienia) pary wodnej w tym tej samej temperaturze, wyrażonej procentowo, tj.

Najbardziej korzystna dla człowieka w średnich szerokościach klimatycznych jest wilgotność względna wynosząca 40-60%.

Obniżając temperaturę powietrza, znajdującą się w nim parę można doprowadzić do nasycenia.

punkt rosyto temperatura, w której para zawarta w powietrzu ulega nasyceniu. Kiedy w powietrzu lub na przedmiotach, z którymi się styka, osiągnięty zostanie punkt rosy, para wodna zaczyna się skraplać. Do określenia wilgotności powietrza stosuje się przyrządy zwane higrometrami i psychrometrami.

Lekcja nr 2/5 2

Temat nr 26: „Model budowy cieczy. Pary nasycone i nienasycone. Wilgotność powietrza.”

1 Model struktury cieczy

Płynny jeden z Stany materii. Główną właściwością cieczy, która odróżnia ją od innych stanów skupienia, jest zdolność do nieograniczonej zmiany kształtu pod wpływem stycznych naprężenia mechaniczne, nawet tak mały, jak to pożądane, przy praktycznie zachowaniu głośności.

Ryc.1

Stan ciekły jest zwykle uważany za pośredni pomiędzy stałe i gazowe : gaz nie zachowuje ani objętości, ani kształtu, ale ciało stałe zachowuje jedno i drugie.

Cząsteczki ciecze nie mają określonego położenia, ale jednocześnie nie mają całkowitej swobody ruchu. Między nimi istnieje przyciąganie, wystarczająco silne, aby utrzymać ich blisko siebie.

Substancja w stanie ciekłym występuje w pewnym zakresie temperatury , poniżej którego zamienia się wstan stały(następuje krystalizacja lub przemiana w stały stan amorficzny szkło), powyżej w stan gazowy (następuje parowanie). Granice tego przedziału zależą od ciśnienie

Wszystkie płyny są zwykle podzielone na czyste płyny i mieszaniny . Niektóre płynne mieszaniny tak mają bardzo ważne na życie: krew, woda morska itp. Tę funkcję mogą spełniać ciecze rozpuszczalniki

Główną właściwością cieczy jest płynność. Jeśli zastosujesz do części cieczy, która jest w równowadzesiła zewnętrzna , wówczas następuje przepływ cząstek cieczy w kierunku, w którym przyłożona jest ta siła: ciecz płynie. Zatem pod wpływem niezrównoważonych sił zewnętrznych ciecz nie zachowuje swojego kształtu i względnego układu części, dlatego przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje.

W przeciwieństwie do ciał stałych z tworzyw sztucznych, ciecze nie majągranica plastyczności: wystarczy przyłożyć dowolnie małą siłę zewnętrzną, aby ciecz płynęła.

Jeden z charakterystyczne właściwości płyn to jest to co ma pewna objętość ( przy stałej warunki zewnętrzne). Ciecz jest niezwykle trudna do skompresowania mechanicznego, ponieważ w przeciwieństwie do niej gaz , pomiędzy cząsteczkami jest bardzo mało wolna przestrzeń. Ciśnienie wywierane na ciecz zamkniętą w naczyniu jest przenoszone bez zmiany na każdy punkt objętości tej cieczy ( Prawo Pascala , obowiązuje także dla gazów). Cecha ta, wraz z bardzo niską ściśliwością, stosowana jest w maszynach hydraulicznych.

Ciecze na ogół zwiększają swoją objętość (rozszerzają się) po podgrzaniu i zmniejszają objętość (kurczą się) po ochłodzeniu. Są jednak wyjątki, np. woda kurczy się po podgrzaniu normalne ciśnienie i temperaturach od 0°C do około 4°C.

Ponadto scharakteryzowano ciecze (takie jak gazy). lepkość . Definiuje się je jako zdolność przeciwstawiania się ruchowi jednej części względem drugiej, czyli jako tarcie wewnętrzne.

Kiedy sąsiednie warstwy cieczy poruszają się względem siebie, nieuchronnie dochodzi do zderzeń cząsteczek, oprócz tych spowodowanych przezruch termiczny. Powstają siły, które utrudniają uporządkowany ruch. W tym przypadku energia kinetyczna uporządkowanego ruchu przekształca się w energię cieplną chaotycznego ruchu cząsteczek.

Ciecz w naczyniu, wprawiona w ruch i pozostawiona sama sobie, będzie stopniowo zatrzymywana, ale jej temperatura wzrośnie.W parze, podobnie jak w gazie, można niemal pominąć siły adhezji i uznać ruch za swobodny lot cząsteczek i ich zderzenia ze sobą oraz z otaczającymi je ciałami (ścianami i cieczą pokrywającą dno naczynia). W cieczy cząsteczki, podobnie jak w ciele stałym, silnie oddziałują, trzymając się nawzajem. Jednakże, podczas gdy w ciele stałym każda cząsteczka zachowuje wewnątrz ciała nieokreśloną pozycję równowagi, a jej ruch sprowadza się do oscylacji wokół tej pozycji równowagi, w cieczy natura ruchu jest inna. Cząsteczki cieczy poruszają się znacznie swobodniej niż cząsteczki stałe, chociaż nie tak swobodnie jak cząsteczki gazu. Każda cząsteczka cieczy porusza się tu i tam przez jakiś czas, nie oddalając się jednak od swoich sąsiadów. Ruch ten przypomina drgania stałej cząsteczki wokół jej położenia równowagi. Jednak od czasu do czasu cząsteczka cieczy ucieka ze swojego otoczenia i przemieszcza się w inne miejsce, trafiając do nowego środowiska, gdzie ponownie przez pewien czas wykonuje ruch podobny do wibracji.

Zatem ruch cząsteczek cieczy przypomina mieszaninę ruchów w ciele stałym i gazie: ruch „oscylacyjny” w jednym miejscu zostaje zastąpiony „swobodnym” przejściem z jednego miejsca do drugiego. Zgodnie z tym struktura cieczy jest czymś pomiędzy strukturą ciała stałego a strukturą gazu. Im wyższa temperatura, czyli im większa energia kinetyczna cząsteczek cieczy, tym większą rolę odgrywa ruch „swobodny”: im krótsze są okresy stanu „wibracyjnego” cząsteczki i częstsze przejścia „swobodne”, tj. , tym bardziej ciecz staje się gazem. Kiedy wystarczy wysoka temperatura, charakterystyczne dla każdej cieczy (tzw krytyczna temperatura), właściwości cieczy nie różnią się od właściwości silnie sprężonego gazu.

2 Pary nasycone i nienasycone oraz ich właściwości

Nad swobodną powierzchnią cieczy zawsze znajdują się pary tej cieczy. Jeśli naczynie z cieczą nie jest zamknięte, wówczas stężenie cząstek pary w stałej temperaturze może zmieniać się w szerokich granicach, w dół i w górę.

Proces parowania w zamknięta przestrzeń (zamknięty pojemnik z płynem)może wystąpić w danej temperaturze tylko do pewnego limitu. Wyjaśnia to fakt, że kondensacja pary następuje jednocześnie z odparowaniem cieczy. Po pierwsze, liczba cząsteczek wylatujących z cieczy w ciągu 1 s jest większa niż liczba cząsteczek powracających, a gęstość, a co za tym idzie, prężność pary wzrasta. Prowadzi to do wzrostu szybkości kondensacji. Po pewnym czasie następuje równowaga dynamiczna, w której gęstość pary nad cieczą staje się stała.

Para znajdująca się w stanie dynamicznej równowagi ze swoją cieczą nazywana jest parą nasyconą. Parę, która nie znajduje się w stanie równowagi dynamicznej z cieczą, nazywamy nienasyconą.

Doświadczenie pokazuje, że pary nienasycone są posłuszne wszystkim ustawy gazowe , a im dokładniej, tym dalej są od nasycenia. W przypadku par nasyconych charakteryzują się następujące właściwości:

1. gęstość i ciśnienie pary nasyconej w danej temperaturze to maksymalna gęstość i ciśnienie, jakie może mieć para w danej temperaturze;
2. Gęstość i ciśnienie pary nasyconej zależą od rodzaju substancji. Mniej ciepło właściwe odparowanie cieczy, im szybciej odparowuje i tym większe jest ciśnienie i gęstość jej pary;
3. ciśnienie i gęstość pary nasyconej są jednoznacznie określone przez jej temperaturę (nie zależą od tego, w jaki sposób para osiągnęła tę temperaturę: podczas ogrzewania lub chłodzenia);
4. ciśnienie i gęstość pary szybko rosną wraz ze wzrostem temperatury (ryc. 1, a, b).

Doświadczenie pokazuje, że podczas podgrzewania cieczy poziom cieczy w zamkniętym naczyniu spada. W rezultacie wzrasta masa i gęstość pary. Silniejszy wzrost ciśnienia pary nasyconej w porównaniu do gazu doskonałego (prawo Gay-Lussaca nie ma zastosowania do pary nasyconej) tłumaczy się tym, że tutaj ciśnienie wzrasta nie tylko ze względu na wzrost średniej energii kinetycznej cząsteczek (jak w gazie doskonałym), ale także w wyniku wzrostu stężenia cząsteczek;

1. w stałej temperaturze ciśnienie i gęstość pary nasyconej nie zależą od objętości. Dla porównania rysunek 2 pokazuje izotermy gazu doskonałego (a) i pary nasyconej (b).

Ryż. 2

Doświadczenie pokazuje, że podczas rozprężania izotermicznego poziom cieczy w naczyniu maleje, a podczas sprężania wzrasta, tj. liczba cząsteczek pary zmienia się tak, że gęstość pary pozostaje stała.

3 Wilgotność

Powietrze zawierające parę wodną nazywa się mokry . Aby scharakteryzować zawartość pary wodnej w powietrzu, wprowadza się szereg wielkości: wilgotność bezwzględną, ciśnienie pary wodnej i wilgotność względną.

Absolutna wilgotnośćρ powietrze to ilość liczbowo równa masie pary wodnej zawartej w 1 m 3 powietrze (czyli gęstość pary wodnej w powietrzu w danych warunkach).

Prężność pary wodnej s. 25 to ciśnienie cząstkowe pary wodnej zawartej w powietrzu. Jednostką SI wilgotności bezwzględnej i elastyczności jest kilogram na metr sześcienny(kg/m 3) i paskal (Pa).

Jeśli znana jest tylko wilgotność bezwzględna lub ciśnienie pary wodnej, nadal nie można ocenić, jak suche lub wilgotne jest powietrze. Aby określić stopień wilgotności powietrza, musisz wiedzieć, czy para wodna jest bliska, czy daleka od nasycenia.

Wilgotność względna powietrze φ to stosunek wilgotności bezwzględnej do gęstości wyrażony w procentachρ 0 para nasycona w danej temperaturze (lub stosunek ciśnienia pary wodnej do ciśnienia p 0 para nasycona w danej temperaturze):

Im niższa wilgotność względna, im dalej para znajduje się od nasycenia, tym intensywniejsze jest parowanie. Ciśnienie pary nasyconej p 0 przy danej wartości z tabeli temperatur. Ciśnienie pary wodnej (a tym samym wilgotność bezwzględna) zależy od punktu rosy.

Po izobarycznym ochłodzeniu do temperatury t str para staje się nasycona, a jej stan jest oznaczony kropką W . Temperatura tp , przy którym następuje nasycenie pary wodnej, nazywa się punkt rosy . Podczas chłodzenia poniżej punktu rosy rozpoczyna się kondensacja pary wodnej: pojawia się mgła, opada rosa i zaparowują szyby.

4 Pomiar wilgotności powietrza

Do pomiaru wilgotności powietrza użyj urządzenia pomiarowe higrometry. Istnieje kilka rodzajów higrometrów, ale najważniejsze z nich to: włosy i psychrometryczny.

Ponieważ trudno jest bezpośrednio zmierzyć ciśnienie pary wodnej w powietrzu, mierzy się wilgotność względnąpośrednio.

Zasada działaniahigrometr do włosówna podstawie właściwości odtłuszczonej sierści (ludzkiej lub zwierzęcej)zmień długośćw zależności od wilgotności powietrza, w którym się znajduje.

Włosy przeciągnął się metalowa rama. Zmiana długości włosów przekazywana jest na strzałkę poruszającą się po skali. Higrometr do włosów w zimowy czas są głównym instrumentem pomiaru wilgotności powietrza na zewnątrz.

Bardziej dokładnym higrometrem jest higrometr psychrometryczny psychrometr
(w innym greckim „psychros” oznacza zimno).
Wiadomo, że wilgotność względna powietrza zależy Szybkość parowania.
Im niższa wilgotność powietrza, tym łatwiej wilgoć odparowuje.

Psychrometr ma dwa termometry . Jeden jest zwyczajny, tak to nazywają suchy Mierzy temperaturę powietrza otoczenia. Gruszkę innego termometru owińmy tkaninowym knotem i włóżmy do pojemnika z wodą. Drugi termometr nie pokazuje temperatury powietrza, ale temperaturę mokrego knota, stąd nazwa nawilżony termometr. Im niższa wilgotność powietrza, tym bardziej intensywne wilgoć odparowuje z knota duża ilość ciepło w jednostce czasu jest usuwane z zwilżonego termometru, im niższe są zatem jego odczyty, tym większa jest różnica między odczytami suchego i zwilżonego termometru.

Punkt rosy określa się za pomocą higrometrów. Higrometr kondensacyjny ma postać metalowej skrzynki A , przednia ściana DO dobrze wypolerowany (rys. 2) Do pudełka wlewa się łatwo odparowujący ciekły eter i wkłada termometr. Przepuszczanie powietrza przez skrzynkę za pomocą gumowej gruszki G , powodują silne odparowanie eteru i szybkie ochłodzenie skrzynki. Termometr mierzy temperaturę, w której na wypolerowanej powierzchni ściany pojawiają się kropelki rosy. DO . Ciśnienie w obszarze przylegającym do ściany można uznać za stałe, ponieważ obszar ten komunikuje się z atmosferą, a spadek ciśnienia w wyniku chłodzenia jest kompensowany wzrostem stężenia pary. Pojawienie się rosy oznacza, że ​​para wodna została nasycona. Znając temperaturę powietrza i punkt rosy, można znaleźć ciśnienie cząstkowe pary wodnej i wilgotność względną.

Ryż. 2

5 Zadań dla niezależna decyzja

Problem 1

Na ulicy jest zimno jesienny deszcz. W jakim przypadku pranie wiszące w kuchni szybciej wyschnie: gdy okno jest otwarte, czy gdy jest zamknięte? Dlaczego?

Problem 2

Wilgotność powietrza wynosi 78%, a odczyt termometru suchego wynosi 12°C. Jaką temperaturę wskazuje termometr mokry?(Odpowiedź: 10°C.)

Problem 3

Różnica wskazań termometrów suchych i mokrych wynosi 4°C. Wilgotność względna powietrze 60%. Jakie są odczyty termometru suchego i mokrego?(Odpowiedź: t c -l9 °С, t m ​​\u003d 10 °С.)

Wszystkie przedmioty i rzeczy, które nas otaczają na co dzień, składają się z różne substancje. Jednocześnie jesteśmy przyzwyczajeni uważać tylko coś stałego za przedmioty i rzeczy - na przykład stół, krzesło, kubek, długopis, książkę i tak dalej.

Trzy stany skupienia

Ale nie uważamy wody z kranu czy pary wydobywającej się z gorącej herbaty za przedmioty i rzeczy. Ale to wszystko jest również częścią świat fizyczny, po prostu ciecze i gazy są w innym stanie skupienia. Więc, Istnieją trzy stany skupienia: stałe, ciekłe i gazowe. I każda substancja może po kolei znajdować się w każdym z tych stanów. Jeśli wyjmiemy kostkę lodu z zamrażarki i podgrzejemy ją, stopi się i zamieni w wodę. Jeśli pozostawimy palnik włączony, woda nagrzeje się do 100 stopni Celsjusza i wkrótce zamieni się w parę. Zaobserwowaliśmy zatem tę samą substancję, czyli ten sam zestaw cząsteczek, z kolei w różnych stanach skupienia. Ale jeśli cząsteczki pozostaną takie same, co wtedy się zmieni? Dlaczego lód jest twardy i zachowuje swój kształt, woda łatwo przybiera kształt kubka, a para całkowicie się w nim rozprasza różne strony? Wszystko zależy od struktury molekularnej.

Struktura molekularna ciał stałych tak, że cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie (odległość między cząsteczkami jest duża mniejsze rozmiary same cząsteczki) i w tym układzie bardzo trudno jest przesuwać cząsteczki. Dlatego bryły zachowują objętość i zachowują swój kształt. Struktura molekularna cieczy charakteryzuje się tym, że odległość między cząsteczkami jest w przybliżeniu równa wielkości samych cząsteczek, to znaczy cząsteczki nie są już tak blisko jak w ciałach stałych. Oznacza to, że łatwiej je przesuwać względem siebie (dlatego ciecze tak łatwo przybierają różne kształty), ale siła przyciągania cząsteczek jest nadal wystarczająca, aby cząsteczki nie rozlatywały się i nie utrzymywały swojej objętości. I tu struktura molekularna gaz wręcz przeciwnie, nie pozwala gazowi ani zachować objętości, ani kształtu. Powodem jest to, że odległość między cząsteczkami gazu jest znacznie większa niż wielkość samych cząsteczek i nawet najmniejsza siła może zniszczyć ten chwiejny układ.

Przyczyna przejścia substancji do innego stanu

Teraz dowiedzmy się, jaki jest powód przejścia substancji z jednego stanu do drugiego. Na przykład, dlaczego lód po podgrzaniu zamienia się w wodę? Odpowiedź jest prosta: energia cieplna wchodzą palniki energia wewnętrzna cząsteczki lodu. Po otrzymaniu tej energii cząsteczki lodu zaczynają wibrować coraz szybciej, aż w końcu wymykają się spod kontroli sąsiadujących cząsteczek. Jeśli wyłączymy urządzenie grzewcze, to woda pozostanie wodą, ale jeśli zostawimy włączone, to woda zamieni się w parę z już znanego tam powodu.

Dzięki temu, że bryły zachowują objętość i kształt, to właśnie one kojarzą nam się z otaczającym nas światem. Ale jeśli przyjrzymy się uważnie, odkryjemy, że gazy i ciecze również zajmują ważną część świata fizycznego. Na przykład otaczające nas powietrze składa się z mieszaniny gazów, z których główny, azot, może być również cieczą - ale w tym celu należy je schłodzić do temperatury prawie minus 200 stopni Celsjusza. I tu główny element Zwykłą łapę - włókno wolframowe - można stopić, czyli zamienić w ciecz, wręcz przeciwnie, tylko w temperaturze 3422 stopni Celsjusza.

Ciało stałe to stan skupienia substancji, charakteryzujący się stałością kształtu i charakterem ruchu atomów, które wykonują niewielkie drgania wokół położeń równowagi.

W przypadku braku wpływów zewnętrznych ciało stałe zachowuje swój kształt i objętość.

Wyjaśnia to fakt, że przyciąganie między atomami (lub cząsteczkami) jest większe niż przyciąganie cieczy (a zwłaszcza gazów). Wystarczy utrzymać atomy w pobliżu ich położeń równowagi.

Cząsteczki lub atomy większości ciał stałych, takich jak lód, sól, diament i metale, są ułożone w określonej kolejności. Takie ciała stałe nazywane są krystaliczny . Chociaż cząstki tych ciał są w ruchu, ruchy te reprezentują oscylacje wokół pewnych punktów (położeń równowagi). Cząsteczki nie mogą oddalić się od tych punktów, więc bryła zachowuje swój kształt i objętość.

Ponadto, w przeciwieństwie do cieczy, punkty równowagi połączonych atomów lub jonów ciała stałego znajdują się w wierzchołkach regularnej siatki przestrzennej, zwanej krystaliczny.

Położenia równowagi, względem których występują drgania termiczne cząstek, nazywane są węzły sieci krystalicznej.

Monokryształ- ciało stałe, którego cząstki tworzą sieć monokrystaliczną (monokryształ).

Jedną z głównych właściwości monokryształów, która odróżnia je od cieczy i gazów, jest anizotropia ich właściwości fizyczne. Pod anizotropia odnosi się do zależności właściwości fizycznych od kierunku w krysztale . Anizotropowe są właściwości mechaniczne (wiadomo np., że mikę łatwo złuszcza się w jednym kierunku, a bardzo trudno w kierunku prostopadłym), właściwości elektryczne (przewodnictwo elektryczne wielu kryształów zależy od kierunku), właściwości optyczne(zjawisko dwójłomności i dichroizmu - anizotropia absorpcji; np. monokryształ turmalinu „barwi się” na różne kolory - zielony i brązowy, w zależności od tego, z której strony na niego patrzysz).

Polikryształ- ciało stałe składające się z losowo zorientowanych monokryształów. Większość ciał stałych, z którymi mamy do czynienia na co dzień, to substancje polikrystaliczne – sól, cukier, różne wyroby metalowe. Przypadkowa orientacja stopionych mikrokryształów, z których się składają, prowadzi do zaniku anizotropii właściwości.

Ciała krystaliczne mają określoną temperaturę topnienia.

Ciała amorficzne. Oprócz ciał krystalicznych, ciała amorficzne są również klasyfikowane jako ciała stałe. Amorficzny oznacza po grecku „bezkształtny”.

Ciała amorficzne- są to ciała stałe, które charakteryzują się nieuporządkowanym układem cząstek w przestrzeni.

W tych ciałach cząsteczki (lub atomy) wibrują wokół losowo rozmieszczonych punktów i podobnie jak cząsteczki cieczy mają określony czas życia. Ale w przeciwieństwie do płynów czas ten jest bardzo długi.

Ciała amorficzne obejmują szkło, bursztyn, różne inne żywice i tworzywa sztuczne. Chociaż kiedy temperatura pokojowa ciała te zachowują swój kształt, ale wraz ze wzrostem temperatury stopniowo miękną i zaczynają płynąć jak ciecze: Ciała amorficzne nie mają określonej temperatury ani punktu topnienia.

Tym różnią się od ciał krystalicznych, w które wraz ze wzrostem temperatury zamieniają się stan ciekły nie stopniowo, ale gwałtownie (w bardzo określonej temperaturze - temperatura topnienia).

Wszystkie ciała amorficzne izotropowy, czyli mają to samo właściwości fizyczne w różnych kierunkach. Pod wpływem uderzenia zachowują się jak ciała stałe – rozszczepiają się, a przy długotrwałym kontakcie rozpływają się.

Obecnie w składzie znajduje się wiele substancji stan amorficzny otrzymane sztucznie na przykład półprzewodniki amorficzne i szkliste, materiały magnetyczne, a nawet metale.

2. Rozproszenie światła. Rodzaje widm. Spektrograf i spektroskop. Analiza spektralna. Rodzaje promieniowania elektromagnetycznego i ich zastosowanie w transporcie kolejowym.

Promień białego światła przechodzący przez trójkątny pryzmat jest nie tylko odchylany, ale także rozkładany na składowe kolorowe promienie.
Zjawisko to odkrył Izaak Newton w wyniku serii eksperymentów.

Eksperymenty Newtona

Doświadczenie w rozkładaniu światła białego na widmo:

Newton skierował wiązkę światło słoneczne przez mały otwór na szklany pryzmat.
Po uderzeniu w pryzmat wiązka załamała się i na przeciwległej ścianie dała wydłużony obraz z tęczową przemianą kolorów - widmo.
Newton umieścił na drodze promienia słonecznego czerwone szkło, za którym otrzymał światło monochromatyczne (czerwone), następnie pryzmat i obserwował na ekranie jedynie czerwoną plamkę promienia świetlnego.
Najpierw Newton skierował promień światła słonecznego na pryzmat. Następnie, po zebraniu kolorowych promieni wychodzących z pryzmatu za pomocą soczewki zbierającej, Newton otrzymał zamiast kolorowego paska na białej ścianie biały obraz dziury.

Wnioski Newtona:

Pryzmat nie zmienia światła, a jedynie rozkłada je na składniki
- promienie świetlne różniące się kolorem różnią się stopniem załamania; Najsilniej załamywane są promienie fioletowe, najsłabiej promienie czerwone.
- największą prędkość ma światło czerwone, które mniej załamuje się, a najmniejszą światło fioletowe, dlatego pryzmat rozkłada światło.
Zależność współczynnika załamania światła od jego barwy nazywa się dyspersją.
Spektrum światła białego:

Wnioski:
- pryzmat rozkłada światło
- światło białe jest złożone (kompozytowe)
- promienie fioletowe załamują się silniej niż promienie czerwone.
Kolor wiązki światła zależy od częstotliwości jej drgań.
Podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego zmienia się prędkość światła i długość fali, ale częstotliwość określająca kolor pozostaje stała.
białe światło to zbiór fal o długościach od 380 do 760 nm.
Oko postrzega promienie o określonej długości fali odbite od obiektu i w ten sposób dostrzega kolor obiektu.

Widmo promieniowania elektromagnetycznego w kolejności rosnącej częstotliwości wynosi: 1) Fale o niskiej częstotliwości; 2) Fale radiowe; 3) Promieniowanie podczerwone; 4) Promieniowanie świetlne; 5) promieniowanie rentgenowskie; 6) Promieniowanie gamma.

Wszystkie te fale tak mają właściwości ogólne: absorpcja, odbicie, interferencja, dyfrakcja, dyspersja. Właściwości te mogą jednak objawiać się na różne sposoby. Źródła i odbiorniki fal są różne.

Fale radiowe: ν =10 5 - 10 11 Hz, λ =10 -3 -10 3 m.

Uzyskiwane za pomocą obwodów oscylacyjnych i wibratorów makroskopowych. Nieruchomości. Fale radiowe o różnych częstotliwościach i długościach fal są w różny sposób absorbowane i odbijane przez media. AplikacjaŁączność radiowa, telewizja, radar.