Gazlar, suyuqliklar va tuzilish modellari qattiq moddalar

Barcha moddalar uchta bo'lishi mumkin agregatsiya holatlari.

Gaz – agregatsiya holati, bunda moddaning aniq hajmi va shakli bo'lmaydi. Gazlarda moddaning zarralari zarracha hajmidan sezilarli darajada oshib ketadigan masofalarda chiqariladi. Zarrachalar orasidagi tortishish kuchlari kichik va ularni bir-biriga yaqin tuta olmaydi. Zarrachalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi nolga teng deb hisoblanadi, ya'ni u ancha kam kinetik energiya zarrachalar harakati. Zarrachalar xaotik tarzda tarqalib, gaz joylashgan idishning butun hajmini egallaydi. Gaz zarralarining traektoriyalari siniq chiziqlardir (bir zarbadan ikkinchisiga, zarracha bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qiladi). Gazlar osongina siqiladi.

Suyuqlik- moddaning ma'lum hajmga ega bo'lgan, lekin shaklini saqlamaydigan agregatsiya holati. Suyuqliklarda zarrachalar orasidagi masofalar zarracha o'lchamlari bilan solishtirish mumkin, shuning uchun suyuqlikdagi zarralar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari katta. Zarrachalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi ularning kinetik energiyasi bilan taqqoslanadi. Ammo bu zarrachalarning tartibli joylashishi uchun etarli emas. Suyuqliklarda faqat qo'shni zarrachalarning o'zaro yo'nalishi kuzatiladi. Suyuqliklarning zarralari ma'lum muvozanat pozitsiyalari atrofida xaotik tebranishlarni amalga oshiradi va bir muncha vaqt o'tgach, qo'shnilari bilan o'rnini almashtiradi. Bu sakrashlar suyuqliklarning suyuqligini tushuntiradi.

Qattiq- moddaning ma'lum hajmga ega bo'lgan va shaklini saqlab qoladigan agregatsiya holati. Qattiq jismlarda zarrachalar orasidagi masofalar zarracha o'lchamlari bilan solishtirish mumkin, lekin suyuqliklarga qaraganda kichikroq, shuning uchun zarralar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari juda katta bo'lib, bu moddaning shaklini saqlab qolish imkonini beradi. Zarrachalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi ularning kinetik energiyasidan kattaroqdir, shuning uchun qattiq jismlarda kristall panjara deb ataladigan zarrachalarning tartibli joylashuvi mavjud. Qattiq jismlarning zarralari muvozanat holati (kristal panjara tugunlari) atrofida xaotik tebranishlarni amalga oshiradi va qo'shnilari bilan juda kamdan-kam hollarda o'rnini almashtiradi. Kristallar xarakterli xususiyatga ega - anizotropiya - fizik xususiyatlarning kristaldagi yo'nalishni tanlashga bog'liqligi.

1. Suyuqliklarning tuzilishi modeli. To'yingan va to'yinmagan juftliklar; to'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi; qaynash. Havoning namligi; shudring nuqtasi, gigrometr, psixrometr.

Bug'lanish - suyuqlikning erkin yuzasidan har qanday haroratda sodir bo'ladigan bug'lanish. Da termal harakat har qanday haroratda suyuqlik molekulalarining kinetik energiyasi sezilarli darajada oshmaydi potentsial energiya ularning boshqa molekulalar bilan aloqalari. Bug'lanish suyuqlikni sovutish bilan birga keladi. Bug'lanish tezligi quyidagilarga bog'liq: ochiq sirt maydoni, harorat va suyuqlik yaqinidagi molekulalarning konsentratsiyasi.

Kondensatsiya- moddaning gaz holatidan suyuq holatga o'tish jarayoni.
Yopiq idishdagi suyuqlikning doimiy haroratda bug'lanishi bug'langan moddaning gazsimon holatdagi molekulalari kontsentratsiyasining asta-sekin o'sishiga olib keladi. Bug'lanish boshlanganidan bir muncha vaqt o'tgach, gaz holatidagi moddaning kontsentratsiyasi suyuqlikka qaytadigan molekulalar soni bir vaqtning o'zida suyuqlikni tark etadigan molekulalar soniga teng bo'ladigan qiymatga etadi. Oʻrnatilgan dinamik muvozanat moddalarning bug'lanish va kondensatsiya jarayonlari o'rtasida.

Suyuqlik bilan dinamik muvozanatda bo'lgan gaz holatidagi modda deyiladi to'yingan bug '. (Bug 'bug'lanish jarayonida suyuqlikni tark etadigan molekulalar yig'indisidir.) To'yingandan past bosimdagi bug' to'yinmagan deb ataladi.

Suv omborlari, tuproq va o'simliklarning yuzalaridan suvning doimiy bug'lanishi, shuningdek, odamlar va hayvonlarning nafas olishi tufayli atmosferada doimo suv bug'lari mavjud. Shunung uchun Atmosfera bosimi quruq havo va undagi suv bug'ining bosimi yig'indisidir. Havo bug 'bilan to'yingan bo'lsa, suv bug'ining bosimi maksimal bo'ladi. To'yingan bug', to'yinmagan bug'dan farqli o'laroq, ideal gaz qonunlariga bo'ysunmaydi. Shunday qilib, to'yingan bug 'bosimi hajmga bog'liq emas, balki haroratga bog'liq. Ushbu bog'liqlikni oddiy formula bilan ifodalash mumkin emas, shuning uchun to'yingan bug 'bosimining haroratga bog'liqligini eksperimental o'rganish asosida uning bosimini turli haroratlarda aniqlash mumkin bo'lgan jadvallar tuzildi.

Ma'lum bir haroratda havodagi suv bug'ining bosimi deyiladi mutlaq namlik. Bug 'bosimi molekulalarning kontsentratsiyasiga mutanosib bo'lganligi sababli, mutlaq namlikni ma'lum bir haroratda havoda mavjud bo'lgan suv bug'ining zichligi sifatida aniqlash mumkin, bu har bir kubometr uchun kilogramm bilan ifodalanadi (p).

Nisbiy namlik- ma'lum bir haroratda havodagi suv bug'ining (yoki bosimining) zichligining o'sha paytdagi suv bug'ining zichligiga (yoki bosimiga) nisbati. foiz sifatida ifodalangan bir xil harorat, ya'ni.

O'rta iqlim kengliklarida odamlar uchun eng qulay nisbiy namlik 40-60%.

Havoning haroratini pasaytirish orqali undagi bug'ni to'yingan holatga keltirish mumkin.

shudring nuqtasihavodagi bug 'to'yingan haroratdir. Havoda yoki u bilan aloqa qiladigan narsalarda shudring nuqtasiga erishilganda, suv bug'lari kondensatsiyalana boshlaydi. Havoning namligini aniqlash uchun higrometrlar va psixrometrlar deb ataladigan asboblar qo'llaniladi.

Dars № 2/5 2

26-mavzu: “Suyuqlik tuzilishi modeli. To'yingan va to'yinmagan juftliklar. Havoning namligi."

1 Suyuqlik strukturasi modeli

Suyuq biri materiya holatlari. Suyuqlikning boshqa agregatsiya holatlaridan ajralib turadigan asosiy xususiyati teglar ta'sirida shaklini cheksiz o'zgartirish qobiliyatidir. mexanik stress, hatto kerakli darajada kichik bo'lsa ham, amalda ovoz balandligini saqlab qoladi.

1-rasm

Suyuq holat odatda oraliq hisoblanadi qattiq va gaz : gaz hajmi ham, shakli ham saqlamaydi, lekin qattiq jism ikkalasini ham saqlaydi.

Molekulalar suyuqliklar aniq pozitsiyaga ega emas, lekin ayni paytda ular to'liq harakat erkinligiga ega emas. Ularning o'rtasida diqqatga sazovor joy bor, ularni yaqin tutish uchun etarlicha kuchli.

Suyuq holatda bo'lgan modda ma'lum bir diapazonda mavjud haroratlar , quyida u aylanadiqattiq holat(kristallanish sodir bo'ladi yoki qattiq amorf holatga aylanadi shisha), yuqorida gazsimon holga keladi (bug'lanish sodir bo'ladi). Ushbu intervalning chegaralari quyidagilarga bog'liq bosim

Barcha suyuqliklar odatda sof suyuqliklarga va bo'linadi aralashmalar . Ba'zi suyuqlik aralashmalari mavjud katta ahamiyatga ega hayot uchun: qon, dengiz suvi va hokazo suyuqliklar vazifani bajarishi mumkin erituvchilar

Suyuqliklarning asosiy xususiyati suyuqlikdir. Agar siz suyuqlikning muvozanatda bo'lgan qismiga murojaat qilsangiztashqi kuch , keyin bu kuch qo'llaniladigan yo'nalishda suyuqlik zarralari oqimi paydo bo'ladi: suyuqlik oqadi. Shunday qilib, muvozanatsiz tashqi kuchlar ta'sirida suyuqlik o'z shaklini va qismlarning nisbiy joylashishini saqlamaydi va shuning uchun u joylashgan idishning shaklini oladi.

Plastik qattiq moddalardan farqli o'laroq, suyuqliklar mavjud emashosil kuchi: suyuqlik oqimini amalga oshirish uchun o'zboshimchalik bilan kichik tashqi kuchni qo'llash kifoya.

Bittasi xarakterli xususiyatlar suyuqlik unda bor narsadir ma'lum hajm ( doimiy holatda tashqi sharoitlar). Suyuqlikni mexanik ravishda siqish juda qiyin, chunki farqli o'laroq gaz , molekulalar orasida juda kam bo'sh joy. Idishga o'ralgan suyuqlikka ta'sir qiladigan bosim bu suyuqlik hajmining har bir nuqtasiga o'zgarmagan holda uzatiladi ( Paskal qonuni , gazlar uchun ham amal qiladi). Bu xususiyat, juda past siqilish bilan birga, gidravlik mashinalarda qo'llaniladi.

Suyuqliklar odatda qizdirilganda hajmi oshadi (kengaytiriladi), sovutilganda esa hajmi kamayadi (kontrakt). Biroq, istisnolar mavjud, masalan, suv qizdirilganda qisqaradi normal bosim va harorat 0 °C dan taxminan 4 °C gacha.

Bundan tashqari, suyuqliklar (gazlar kabi) xarakterlanadi yopishqoqlik . Bir qismning boshqasiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish qobiliyati, ya'ni ichki ishqalanish sifatida aniqlanadi.

Suyuqlikning qo'shni qatlamlari bir-biriga nisbatan harakat qilganda, molekulalarning to'qnashuvi muqarrar ravishda yuzaga keladi.termal harakat. Tartibli harakatga xalaqit beradigan kuchlar paydo bo'ladi. Bunda tartibli harakatning kinetik energiyasi molekulalarning xaotik harakatining issiqlik energiyasiga aylanadi.

Harakatlangan va o'z holiga qo'yilgan idishdagi suyuqlik asta-sekin to'xtaydi, lekin uning harorati ortadi.Bug'da, gaz kabi, yopishish kuchlarini deyarli e'tiborsiz qoldirib, harakatni molekulalarning erkin parvozi va ularning bir-biri bilan va atrofdagi jismlar bilan to'qnashuvi (idish tubini qoplaydigan devorlar va suyuqlik) deb hisoblash mumkin. Suyuqlikda molekulalar, xuddi qattiq moddada bo'lgani kabi, bir-birini ushlab, kuchli o'zaro ta'sir qiladi. Biroq, qattiq jismda har bir molekula tana ichidagi noaniq belgilangan muvozanat holatini saqlab tursa va uning harakati shu muvozanat holati atrofida tebranishgacha qisqargan bo'lsa, suyuqlikdagi harakatning tabiati boshqacha. Suyuq molekulalar gaz molekulalari kabi erkin bo'lmasa ham, qattiq molekulalarga qaraganda ancha erkin harakatlanadi. Suyuqlikdagi har bir molekula qo'shnilaridan uzoqlashmasdan, ma'lum vaqt davomida u erda va u erda harakat qiladi. Bu harakat qattiq molekulaning muvozanat holati atrofidagi tebranishiga o'xshaydi. Biroq, vaqti-vaqti bilan suyuqlik molekulasi o'z muhitidan qochib, boshqa joyga ko'chib o'tadi va yangi muhitda tugaydi va u erda yana ma'lum vaqt tebranishga o'xshash harakatni amalga oshiradi.

Shunday qilib, suyuqlik molekulalarining harakati qattiq va gazdagi harakatlar aralashmasiga o'xshaydi: bir joyda "tebranish" harakati bir joydan ikkinchisiga "erkin" o'tish bilan almashtiriladi. Shunga ko'ra, suyuqlikning tuzilishi qattiq jismning tuzilishi bilan gazning tuzilishi o'rtasidagi narsadir. Harorat qanchalik baland bo'lsa, ya'ni suyuqlik molekulalarining kinetik energiyasi qanchalik katta bo'lsa, "erkin" harakatning roli qanchalik katta bo'lsa: molekulaning "tebranish" holatining intervallari qanchalik qisqa bo'lsa va tez-tez "erkin" o'tishlar, ya'ni. , suyuqlik gazga o'xshash bo'ladi. Qachon yetarli yuqori harorat, har bir suyuqlikning xarakteristikasi (deb atalmish kritik harorat), suyuqlikning xossalari yuqori siqilgan gazning xossalaridan farq qilmaydi.

2 To`yingan va to`yinmagan juftliklar va ularning xossalari

Suyuqlikning erkin yuzasida har doim bu suyuqlikning bug'lari mavjud. Agar suyuqlik bilan idish yopiq bo'lmasa, u holda doimiy haroratda bug 'zarralari kontsentratsiyasi keng chegaralarda, pastga va yuqoriga qarab o'zgarishi mumkin.

Bug'lanish jarayoni yopiq joy (suyuqlik bilan yopiq idish)ma'lum bir haroratda faqat ma'lum chegaragacha bo'lishi mumkin. Bu bug'ning kondensatsiyasi suyuqlikning bug'lanishi bilan bir vaqtda sodir bo'lishi bilan izohlanadi. Birinchidan, suyuqlikdan 1 soniyada uchib chiqadigan molekulalar soni qaytib keladigan molekulalar sonidan ko'proq bo'ladi va zichlik va shuning uchun bug' bosimi ortadi. Bu kondensatsiya tezligining oshishiga olib keladi. Biroz vaqt o'tgach, dinamik muvozanat yuzaga keladi, bunda suyuqlik ustidagi bug 'zichligi doimiy bo'ladi.

O'zining suyuqligi bilan dinamik muvozanat holatida bo'lgan bug' to'yingan bug' deyiladi. Suyuqligi bilan dinamik muvozanat holatida bo'lmagan bug' to'yinmagan deb ataladi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, to'yinmagan juftliklar hamma narsaga bo'ysunadi gaz qonunlari , va qanchalik to'g'ri bo'lsa, ular to'yinganlikdan qanchalik uzoqda bo'lsa, ular bilan tavsiflanadi quyidagi xususiyatlar:

1. ma'lum bir haroratda to'yingan bug'ning zichligi va bosimi - bu ma'lum bir haroratda bug'ning maksimal zichligi va bosimi;
2. To'yingan bug'ning zichligi va bosimi moddaning turiga bog'liq. Kamroq o'ziga xos issiqlik suyuqlikning bug'lanishi, u tezroq bug'lanadi va bug'ining bosimi va zichligi qanchalik katta bo'lsa;
3. to'yingan bug'ning bosimi va zichligi uning harorati bilan noyob tarzda aniqlanadi (bug'ning bu haroratga qanday erishganiga bog'liq emas: isitish yoki sovutish paytida);
4. bosim va bug 'zichligi harorat oshishi bilan tez o'sib boradi (1-rasm, a, b).

Tajriba shuni ko'rsatadiki, suyuqlik qizdirilganda, yopiq idishdagi suyuqlik darajasi pasayadi. Natijada, bug'ning massasi va zichligi ortadi. To'yingan bug' bosimining ideal gaz bilan solishtirganda kuchliroq oshishi (Gey-Lyussak qonuni to'yingan bug'ga taalluqli emas) bu erda bosim nafaqat molekulalarning o'rtacha kinetik energiyasining oshishi hisobiga ko'tarilishi bilan izohlanadi. (ideal gazda bo'lgani kabi), balki molekulalarning konsentratsiyasining ortishi tufayli ham;

1. doimiy haroratda to'yingan bug'ning bosimi va zichligi hajmga bog'liq emas. 2-rasmda taqqoslash uchun ideal gaz (a) va to‘yingan bug‘ (b) ning izotermalari ko‘rsatilgan.

Guruch. 2

Tajriba shuni ko'rsatadiki, izotermik kengayish vaqtida idishdagi suyuqlik darajasi pasayadi va siqilish paytida u ortadi, ya'ni. bug 'molekulalarining soni bug'ning zichligi doimiy bo'lib qolishi uchun o'zgaradi.

3 Namlik

Suv bug'ini o'z ichiga olgan havo deyiladi nam . Havodagi suv bug'ining tarkibini tavsiflash uchun bir qator miqdorlar kiritiladi: mutlaq namlik, suv bug'ining bosimi va nisbiy namlik.

Mutlaq namlikρ havo - 1 m dagi suv bug'ining massasiga son jihatdan teng bo'lgan miqdor 3 havo (ya'ni, berilgan sharoitlarda havodagi suv bug'ining zichligi).

Suv bug'ining bosimi p havodagi suv bug'ining qisman bosimi. Mutlaq namlik va elastiklikning SI birliklari har bir kilogrammdir kubometr(kg/m 3) va paskal (Pa).

Agar faqat mutlaq namlik yoki suv bug'ining bosimi ma'lum bo'lsa, havoning qanchalik quruq yoki namligini hukm qilish hali ham mumkin emas. Havoning namligi darajasini aniqlash uchun siz suv bug'ining yaqin yoki to'yinganlikdan uzoqligini bilishingiz kerak.

Nisbiy namlik havo ph - mutlaq namlikning foizda ifodalangan zichlikka nisbatiρ 0 ma'lum bir haroratda to'yingan bug' (yoki suv bug'ining bosimining bosimga nisbati). p 0 ma'lum haroratda to'yingan bug'):

Nisbiy namlik qancha past bo'lsa, bug'ning to'yinganligi qanchalik uzoq bo'lsa, bug'lanish shunchalik kuchli bo'ladi. To'yingan bug 'bosimi p 0 berilgan harorat jadvali qiymatida. Suv bug'ining bosimi (va shuning uchun mutlaq namlik) shudring nuqtasi bilan belgilanadi.

Izobarik haroratgacha sovutilganda tp bug 'to'yingan bo'ladi va uning holati nuqta bilan ifodalanadi IN . Harorat tp , suv bug'ining to'yingan bo'lishi deyiladi shudring nuqtasi . Shudring nuqtasi ostida sovutganda, bug 'kondensatsiyasi boshlanadi: tuman paydo bo'ladi, shudring tushadi va derazalar tumanlanadi.

4 Havoning namligini o'lchash

Havoning namligini ishlatishni o'lchash uchun o'lchash asboblari gigrometrlar. Gigrometrlarning bir nechta turlari mavjud, ammo asosiylari: sochlar va psixometrik.

Havodagi suv bug'ining bosimini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash qiyin bo'lgani uchun nisbiy namlik o'lchanadibilvosita.

Ishlash printsipisoch gigrometriyog'sizlangan sochlarning xususiyatiga asoslangan (odam yoki hayvon)uzunligini o'zgartiringu joylashgan havoning namligiga qarab.

Soch tortdi metall ramka. Soch uzunligining o'zgarishi shkala bo'ylab harakatlanadigan o'qga uzatiladi. Soch higrometri qish vaqti tashqi havo namligini o'lchash uchun asosiy asbobdir.

Aniqroq higrometr bu psikrometrik higrometrdir psixometr
(boshqa yunoncha "psychros" sovuq degan ma'noni anglatadi).
Ma'lumki, havoning nisbiy namligi bog'liq bug'lanish darajasi.
Havoning namligi qanchalik past bo'lsa, namlikning bug'lanishi osonroq bo'ladi.

Psixrometr bor ikkita termometr . Biri oddiy, ular buni chaqirishadi quruq U atrofdagi havo haroratini o'lchaydi. Boshqa termometrning lampochkasi mato tayoqchasiga o'ralgan va suv idishiga joylashtirilgan. Ikkinchi termometr havo haroratini emas, balki ho'l tayoqning haroratini ko'rsatadi, shuning uchun nom namlangan termometr. Havoning namligi qancha past bo'lsa, shunchalik past bo'ladi yanada qizg'in tayoqchadan namlik bug'lanadi, shuning uchun katta miqdor namlangan termometrdan vaqt birligi uchun issiqlik chiqariladi, uning ko'rsatkichlari qanchalik past bo'lsa, quruq va namlangan termometrlarning o'qishlari o'rtasidagi farq shunchalik katta bo'ladi.

Shudring nuqtasi higrometrlar yordamida aniqlanadi. Kondensatsiya higrometri metall qutidir A , old devor TO yaxshi sayqallangan (2-rasm) quti ichiga oson bug'lanadigan suyuq efir quyiladi va termometr qo'yiladi. Kauchuk lampochka yordamida qutidan havo o'tkazish G , efirning kuchli bug'lanishiga va qutining tez sovishiga olib keladi. Termometr devorning jilolangan yuzasida shudring tomchilari paydo bo'ladigan haroratni o'lchaydi. TO . Devorga ulashgan hududdagi bosimni doimiy deb hisoblash mumkin, chunki bu maydon atmosfera bilan aloqa qiladi va sovutish tufayli bosimning pasayishi bug 'kontsentratsiyasining ortishi bilan qoplanadi. Shudring paydo bo'lishi suv bug'ining to'yinganligini ko'rsatadi. Havoning harorati va shudring nuqtasini bilib, siz suv bug'ining qisman bosimini va nisbiy namlikni topishingiz mumkin.

Guruch. 2

5 ta vazifa mustaqil qaror

Muammo 1

Ko'chada Sovuq kuzgi yomg'ir. Oshxonada osilgan kirlar qanday holatda tezroq quriydi: deraza ochiqmi yoki yopiqmi? Nega?

Muammo 2

Havoning namligi 78%, quruq lampochkaning ko'rsatkichi esa 12 °C. Ho'l termometr qanday haroratni ko'rsatadi?(Javob: 10 °C.)

Muammo 3

Quruq va ho'l termometrlarning ko'rsatkichlaridagi farq 4 ° S ni tashkil qiladi. Nisbiy namlik havo 60%. Quruq va ho'l lampochka ko'rsatkichlari qanday?(Javob: t c -l9 °S, t m ​​= 10 °S.)

Bizni har kuni o'rab turgan barcha narsalar va narsalar quyidagilardan iborat turli moddalar. Shu bilan birga, biz faqat qattiq narsalarni predmet va narsa deb hisoblashga odatlanganmiz - masalan, stol, stul, piyola, qalam, kitob va hokazo.

Materiyaning uchta holati

Lekin biz jo'mrakdan suv yoki issiq choydan chiqadigan bug'ni ob'ektlar va narsalar deb hisoblamaymiz. Ammo bularning barchasi uning bir qismidir jismoniy dunyo, shunchaki suyuqliklar va gazlar materiyaning boshqa holatidadir. Shunday qilib, Materiyaning uchta holati mavjud: qattiq, suyuq va gazsimon. Va har qanday modda o'z navbatida bu holatlarning har birida bo'lishi mumkin. Muzlatgichdan muz kubini olib qizdirsak, u erib suvga aylanadi. Agar burnerni ochiq qoldirsak, suv 100 darajaga qadar qiziydi va tez orada bug'ga aylanadi. Shunday qilib, biz bir xil moddani, ya'ni bir xil molekulalar to'plamini o'z navbatida moddalarning turli holatlarida kuzatdik. Ammo molekulalar bir xil bo'lib qolsa, unda nima o'zgaradi? Nima uchun muz qattiq va o'z shaklini saqlab qoladi, suv osongina chashka shaklini oladi va bug' butunlay tarqaladi. turli tomonlar? Hamma narsa molekulyar tuzilishga bog'liq.

Qattiq jismlarning molekulyar tuzilishi Shunday qilib, molekulalar bir-biriga juda yaqin joylashgan (molekulalar orasidagi masofa juda ko'p). kichikroq o'lchamlar molekulalarning o'zlari) va molekulalarni bu tartibga solish juda qiyin. Shuning uchun qattiq jismlar hajmini saqlaydi va shaklini saqlaydi. Suyuqlikning molekulyar tuzilishi molekulalar orasidagi masofa taxminan molekulalarning o'z o'lchamiga teng ekanligi, ya'ni molekulalar endi qattiq jismlardagi kabi yaqin emasligi bilan tavsiflanadi. Bu shuni anglatadiki, ular bir-biriga nisbatan osonroq harakatlanadi (shuning uchun suyuqliklar turli xil shakllarni oladi), lekin molekulalarning jozibador kuchi hali ham molekulalarning bir-biridan uchib ketishini oldini olish va ularning hajmini saqlab qolish uchun etarli. Va bu erda molekulyar tuzilish gaz, aksincha, gazning hajmini yoki shaklini saqlab turishiga imkon bermaydi. Sababi, gaz molekulalari orasidagi masofa molekulalarning o'z o'lchamidan ancha katta bo'lib, hatto eng kichik kuch ham bu titroq tizimni yo'q qilishi mumkin.

Moddaning boshqa holatga o'tish sababi

Keling, moddaning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishining sababi nima ekanligini bilib olaylik. Masalan, nima uchun muz qizdirilganda suvga aylanadi? Javob oddiy: issiqlik energiyasi yondirgichlar kiradi ichki energiya muz molekulalari. Ushbu energiyani olgan muz molekulalari tezroq va tezroq tebranishni boshlaydi va oxir-oqibat qo'shni molekulalarning nazoratidan chiqib ketadi. Agar biz isitish moslamasini o'chirsak, u holda suv suv bo'lib qoladi, lekin agar biz uni qoldirsak, u erda allaqachon ma'lum bo'lgan sababga ko'ra suv bug'ga aylanadi.

Qattiq jismlar hajmi va shaklini saqlab qolganligi sababli, ular bizni atrofimizdagi dunyo bilan bog'laydigan narsalardir. Ammo diqqat bilan qarasak, gazlar va suyuqliklar ham jismoniy dunyoning muhim qismini egallaganligini bilib olamiz. Misol uchun, atrofimizdagi havo gazlar aralashmasidan iborat bo'lib, ularning asosiysi azot ham suyuqlik bo'lishi mumkin - ammo buning uchun uni deyarli minus 200 daraja Selsiy haroratgacha sovutish kerak. Va bu erda asosiy element Oddiy panja - volfram filamentini eritish, ya'ni suyuqlikka aylantirish mumkin, aksincha, faqat 3422 daraja Selsiyda.

Qattiq jism - bu moddaning to'planish holati bo'lib, u shaklning doimiyligi va muvozanat pozitsiyalari atrofida kichik tebranishlarni amalga oshiradigan atomlar harakatining tabiati bilan tavsiflanadi.

Tashqi ta'sirlar bo'lmasa, qattiq jism o'z shakli va hajmini saqlab qoladi.

Bu atomlar (yoki molekulalar) orasidagi tortishish suyuqliklarga (va ayniqsa gazlarga) qaraganda kattaroq ekanligi bilan izohlanadi. Atomlarni muvozanat holatiga yaqin joyda saqlash kifoya.

Muz, tuz, olmos va metallar kabi ko'pgina qattiq jismlarning molekulalari yoki atomlari ma'lum bir tartibda joylashgan. Bunday qattiq jismlar deyiladi kristalli . Bu jismlarning zarralari harakatda bo'lsa-da, bu harakatlar muayyan nuqtalar (muvozanat pozitsiyalari) atrofidagi tebranishlarni ifodalaydi. Zarrachalar bu nuqtalardan uzoqlasha olmaydi, shuning uchun qattiq jism o'zining shakli va hajmini saqlab qoladi.

Bundan tashqari, suyuqliklardan farqli o'laroq, ulangan qattiq jismning atomlari yoki ionlarining muvozanat nuqtalari muntazam fazoviy panjaraning cho'qqilarida joylashgan bo'lib, ular deyiladi. kristalli.

Zarrachalarning termal tebranishlari yuzaga keladigan muvozanat pozitsiyalari deyiladi kristall panjaraning tugunlari.

Monokristal- zarralari bitta kristall panjara (yagona kristall) hosil qiladigan qattiq jism.

Monkristallarni suyuqlik va gazlardan ajratib turadigan asosiy xususiyatlaridan biri shundaki anizotropiya ularning jismoniy xususiyatlari. ostida anizotropiya fizik xususiyatlarning kristall yo'nalishiga bog'liqligini anglatadi . Anizotropik mexanik xossalari (masalan, slyudaning bir yo‘nalishda siljishi oson, perpendikulyar yo‘nalishda esa juda qiyinligi ma’lum), elektr xossalari (ko‘p kristalllarning elektr o‘tkazuvchanligi yo‘nalishga bog‘liq), optik xususiyatlar(qo'sh sinishi va dikroizm fenomeni - yutilish anizotropiyasi; masalan, turmalin monokristali turli xil ranglarda "rangli" - yashil va jigarrang, qaysi tomondan qarashingizga qarab).

Polikristal- tasodifiy yo'naltirilgan monokristallardan tashkil topgan qattiq jism. Biz kundalik hayotda duch keladigan qattiq moddalarning aksariyati polikristaldir - tuz, shakar, turli xil metall buyumlar. Ulardan iborat bo'lgan birlashtirilgan mikrokristallarning tasodifiy yo'nalishi xususiyatlar anizotropiyasining yo'qolishiga olib keladi.

Kristal jismlar ma'lum bir erish nuqtasiga ega.

Amorf jismlar. Kristal jismlardan tashqari amorf jismlar ham qattiq jismlarga kiradi. Amorf yunoncha "shaklsiz" degan ma'noni anglatadi.

Amorf jismlar- bu kosmosda zarrachalarning tartibsiz joylashishi bilan tavsiflangan qattiq jismlar.

Bu jismlarda molekulalar (yoki atomlar) tasodifiy joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi va suyuqlik molekulalari kabi ma'lum bir turg'un hayot vaqtiga ega. Ammo, suyuqliklardan farqli o'laroq, bu vaqt juda uzoq.

Amorf jismlarga shisha, amber, boshqa har xil smolalar va plastmassalar kiradi. Garchi qachon xona harorati bu jismlar o'z shaklini saqlab qoladi, lekin harorat ko'tarilgach, ular asta-sekin yumshab, suyuqlik kabi oqishni boshlaydilar: Amorf jismlarda ma'lum harorat yoki erish nuqtasi bo'lmaydi.

Shu tarzda ular harorat oshishi bilan aylanadigan kristall jismlardan farq qiladi suyuqlik holati asta-sekin emas, balki to'satdan (juda aniq haroratda - erish nuqtasi).

Barcha amorf jismlar izotrop, ya'ni ularda ham xuddi shunday jismoniy xususiyatlar turli yo'nalishlarda. Ta'sir qilinganda, ular qattiq jismlar kabi harakat qiladilar - ular bo'linadi va juda uzoq vaqt davomida ta'sir qilsalar, ular oqadi.

Hozirgi vaqtda ko'plab moddalar mavjud amorf holat qabul qildi sun'iy ravishda, masalan, amorf va shishasimon yarim o'tkazgichlar, magnit materiallar va hatto metallar.

2. Yorug'likning tarqalishi. Spektrlarning turlari. Spektrograf va spektroskop. Spektral tahlil. Elektromagnit nurlanish turlari va ularning temir yo'l transportida qo'llanilishi.

Uchburchak prizmadan o'tuvchi oq yorug'lik nuri nafaqat burilibgina qolmay, balki tarkibiy rangli nurlarga ham parchalanadi.
Bu hodisani Isaak Nyuton bir qator tajribalar orqali kashf etgan.

Nyuton tajribalari

Oq nurni spektrga parchalash tajribasi:

Nyuton nurni yo'naltirdi quyosh nuri kichik teshikdan shisha prizmaga o'tkazing.
Prizmaga urilganda, nur singan va qarama-qarshi devorda ranglarning kamalak almashinuvi bilan cho'zilgan tasvir - spektrni bergan.
Nyuton qizil oynani quyosh nurlari yo'liga qo'ydi, uning orqasida monoxromatik yorug'lik (qizil), keyin prizma oldi va ekranda yorug'lik nuridan faqat qizil nuqtani kuzatdi.
Birinchidan, Nyuton quyosh nurini prizmaga yo'naltirdi. Keyin prizmadan chiqadigan rangli nurlarni yig'uvchi linzalar yordamida yig'ib, Nyuton oq devordagi rangli chiziq o'rniga oldi. oq tasvir teshiklar.

Nyutonning xulosalari:

Prizma yorug'likni o'zgartirmaydi, faqat uni tarkibiy qismlarga ajratadi
- rangi bir-biridan farq qiluvchi yorug'lik nurlari sinish darajasida farqlanadi; Binafsha nurlar eng kuchli, qizil nurlar kamroq sinadi.
- kamroq sinadigan qizil yorug'lik eng yuqori tezlikka ega, binafsha nur esa eng past tezlikka ega, shuning uchun prizma yorug'likni parchalaydi.
Yorug'likning sindirish ko'rsatkichining uning rangiga bog'liqligi dispersiya deb ataladi.
Oq yorug'lik spektri:

Xulosa:
- prizma yorug'likni parchalaydi
- oq yorug'lik murakkab (kompozit)
- binafsha nurlar qizil rangga qaraganda kuchliroq sinadi.
Yorug'lik nurining rangi uning tebranish chastotasi bilan belgilanadi.
Bir muhitdan ikkinchisiga o'tishda yorug'lik tezligi va to'lqin uzunligi o'zgaradi, lekin rangni aniqlaydigan chastota doimiy bo'lib qoladi.
Oq nur uzunligi 380 dan 760 nm gacha boʻlgan toʻlqinlar toʻplamidir.
Ko'z ob'ektdan aks ettirilgan ma'lum bir to'lqin uzunligidagi nurlarni idrok etadi va shu bilan ob'ektning rangini idrok etadi.

Elektromagnit nurlanish spektri chastotaning ortib borishi tartibida: 1) Past chastotali to'lqinlar; 2) radioto'lqinlar; 3) Infraqizil nurlanish; 4) Yengil nurlanish; 5) rentgen nurlanishi; 6) Gamma nurlanishi.

Bu to'lqinlarning barchasi bor umumiy xususiyatlar: yutilish, aks ettirish, interferensiya, difraksiya, dispersiya. Biroq, bu xususiyatlar turli yo'llar bilan o'zini namoyon qilishi mumkin. To'lqinlarning manbalari va qabul qiluvchilari har xil.

Radio to'lqinlari: ν =10 5 - 10 11 Gts, λ =10 -3 -10 3 m.

Tebranish sxemalari va makroskopik vibratorlar yordamida olingan. Xususiyatlari. Turli chastotalar va to'lqin uzunlikdagi radioto'lqinlar ommaviy axborot vositalari tomonidan turlicha so'riladi va aks ettiriladi. Ilova Radioaloqa, televizor, radar.