II Твердые тела.

Твердые тела характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия и сохраняют постоянным не только свой объем, но и форму. Структура, для которой характерно регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называется кристаллической решеткой. Точки, относительно которых частицы совершают колебания, называются узлами кристаллической решетки.

Кристаллические тела делятся на две группы: монокристаллы – частицы которых образуют единую кристаллическую решетку, поликристаллы – состоят из множества беспорядоченно ориентированных мелких монокристаллов. Характерной особенностью монокристаллов является их анизотропность, т.е. зависимость физических свойств – упругих, механических, тепловых и т.д. – от направления.

Если твердое тело нагреть, то его внутренняя энергия возрастает. При повышении температуры амплитуда колебаний частиц увеличивается до тех пор, пока кристаллическая решетки не разрушится – плавление. Нагревание твердого тела до температуры плавления еще не переводит его в жидкое состояние. В процессе плавления теплота, сообщаемая веществу, идет на совершение работы по разрушению кристаллической решетки, при этом Т=const. Обратный процесс – кристаллизация, для этого необходимо наличие центров кристаллизации (примеси). Отсутствие их приводит к переохлаждению жидкости. Из-за большой вязкости сильно переохлажденные жидкости теряют текучесть, сохраняя свою форму – аморфные тела. Они изотропны, их свойства во всех направлениях одинаковы. Они не имеют точки плавления.

III Фазовые переходы

Вещество в газообразном состоянии при температуре ниже критической называется паром, а пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Критическое состояние вещества – состояние, при котором исчезает всякое различие между жидкостью и ее насыщенным паром. Оно характеризуется следующими особенностями:

1) плотности жидкости и ее насыщенного пара одинаковы;

2) исчезают силы поверхностного натяжения;

3) теплота парообразования равна 0;

4) давление насыщенного пара данного вещества не может быть больше критического давления этого вещества;

5) объем вещества в жидком состоянии не может быть больше его критического объема;

6) при температурах выше критической вещество может существовать только в газообразном состоянии и никаким изотермическим сжатием его невозможно перевести в жидкое состояние.

Если через крайние точки горизонтальных участков изотерм провести линию, получится колоколообразная кривая. Эта кривая вместе с участком критической изотермы, лежащим слева от критической точки, делит диаграмму р, V на три области: область жидких состояний I, газообразных – II и двухфазных – III. Соблюдая должные предосторожности, можно получить состояния, соответствующие начальным участкам завитка на изотерме В-д-В (АВ и DE). Эти участки соответствуют малоустойчивым метастабильным состояниям. DE – пересыщенный пар. Конденсация насыщенных паров требует наличия центров конденсации, роль которых могут играть пылинки. АВ – Перегретая жидкость. Процесс парообразования в толще жидкости требует наличия центров парообразования, роль которых могут играть пылинки.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Изд. 5-е, стер. СПб.: Лань, 2006г.

2. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики:-Т.1. Изд. 11-е, стер. СПб.: Лань, 2006г.

3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1987.