Кристалізація аморфних тіл.

З часом деякі аморфні речовини мимоволі переходять в кристалічний стан. Наприклад, цукрові льодяники або свіжий мед, полишені в теплому місці, через декілька місяців стають непрозорими. Говорять, що мед і льодяники "зацукрувалися". Розламавши льодяник або зачерпнувши мед ложкою, ми дійсно побачимо кристали цукру. Самовільна кристалізація аморфних тіл свідчить, що кристалічний стан речовини є стійкішим, ніж аморфне. МКТ пояснює це так. Міжмолекулярні сили притягання-відштовхування примушують частки аморфного тіла перескакувати переважно туди, де є порожнечі. В результаті виникає більш впорядковане, ніж раніше розташування часток, тобто утворюється полікристал.

§ 18. Будова рідин

Припустимо, що перед вами знаходиться баночка з невідомою прозорою речовиною. Як дізнатися, що в ній знаходиться: рідина або тверде тіло? Дуже просто: потрібно узяти баночку в руки і нахилити. Якщо речовина почне текти, значить, це рідина.

Отже, відмітною ознакою рідини є текучість - здатність змінювати форму за малий час під дією навіть малої сили. Завдяки цій властивості усі рідини ллються у вигляді струменів, розбризкуються краплями, набувають форми тієї посудини, в яку їх наллють.

Рисунок 2.16. Рисунок 2.17.

Здатність змінювати форму у різних рідин виражена по-різному. На рисунку 2.16 в лівій склянці знаходиться вода, а в правому мед. Під дією однієї і тієї ж сили (сили тяжіння) меду потрібно більше часу, щоб змінити свою форму, ніж воді.

Говорять, що ці речовини мають неоднакову в'язкість: у меду вона більша, ніж у води.

Проте, змінюючи форму, рідина не змінює свого об'єму. Погляньте на рисунок 2.17. Вода, що знаходилася в мензурці, мала форму циліндра і об'єм 300 мл. Після переливання в чашу рідина набула конусоподібної форми, але зберегла колишній об'єм 300 мл. Властивість рідини зберігати об'єм інакше називають пружністю рідини.

Ще однією загальною властивістю усіх рідин є їх здатність передавати на всі боки чинений на них тиск (закон Паскаля). Менш в'язкі рідини роблять це швидко, а в'язкі - довго. Тиск, який передається на спирт або воду, швидко пошириться навіть на велику відстань. А тиск, який передається на густе масло або мед, поширюватиметься набагато повільніше.

Будова рідин. У молекулярно-кінетичній теорії вважається, що в рідинах, як і в аморфних тілах, немає строгого порядку в розташуванні молекул; у різних частинах тіла вони розташовані неоднаково щільно. Тому міжмолекулярні проміжки мають різні розміри, у тому числі і такі, що туди може поміститися ще одна молекула. Це дозволяє часткам перескакувати в довколишні "дірки". Такі перескоки молекул в рідинах відбуваються дуже часто: декілька мільярдів разів в секунду.

Якщо на рідину подіє яка-небудь зовнішня сила, наприклад, сила тяжіння, перескоки часток відбуватимуться, в основному, у напрямі її дії (тобто вниз). Це приведе до того, що рідина набуде форми краплі, що витягується, або струменя (рис 2.18), що ллється. Отже, текучість рідин пояснюється частими перескоками молекул з одного стійкого положення в інше. У в'язких рідинах, наприклад, меді, перескоки молекул з одного стійкого положення в інше відбуваються значно рідше, ніж, наприклад, у воді або спирті. Тому під дією зовнішньої сили в'язка рідина повільніше змінюватиме свою форму; на це їй буде потрібно більше часу. Проте, будь-які перескоки часток (часті або рідкісні) обумовлюють передачу рідинами тиску у всіх напрямках (закон Паскаля).

Перескоки молекул рідин відбуваються часто, проте приблизно в 100 разів частіше молекули здійснюють коливання в місці свого останнього перескоку. В цей час вони безперервно ударяються одна з одною, тому навіть мале стискування рідини призводить до різкої протидії зі сторони рідини.

Рисунок 2.18. Рисунок 2.19.

Приклад ближнього порядку молекул рідини і дальнього порядку молекул кристалічної речовини : 1 - вода; 2 - лід.

Це означає різке підвищення тиску рідини на стінки посудини, в якій її стискують. Іншими словами, рідина чинитиме сильний опір стискуванню. Цим і пояснюється пружність рідини. У рідинах молекули мають значно більшу свободу для теплового руху. Вони не прив'язані до певних центрів і можуть переміщатися по усьому об’єму рідини. Цим пояснюється текучість рідин. Близько розташовані молекули рідини також можуть утворювати впорядковані структури з декількох молекул. Це явище називається ближнім порядком на відміну від дальнього порядку, характерного для кристалічних тіл (рис 2.19).

Питання.

1. У чому відмінність моно- і полікристалів?

2. Опишіть будову монокристала.

3. Які бувають дефекти кристалів?

4. Що таке кристалічна гратка?

5. Охарактеризуйте рух часток в кристалах.

6. Як виявити відмінність між кристалічними і аморфними тілами.

7. Охарактеризуйте будову аморфних тіл.

8. Про що свідчить самовільна кристалізація аморфних тіл?

9. Чому ми говоримо, що вода і мед мають різну в'язкість?

10. Опишіть мікроскопічну будову рідин.

11. Охарактеризуйте рух часток рідини.

12. Як МКТ пояснює пружність рідини?