Особенности строения и свойства твердых тел

Вещество называют твердым, если оно способно без внешнего воздействия сохранять свою форму.

Изотро́пность - (из др.-греч. ί̓σος «равный, одинаковый, подобный» + τρόπος «направление») — одинаковость физических свойств во всех направлениях.

Анизотропи́я - (от др.-греч. ἄνισος — неравный и τρόπος — направление) — различие свойств среды в различных направлениях внутри этой среды.

Твердые тела делятся на: аморфные тела и кристаллы.

Аморфное тела – это переохлажденная, застывшая жидкость. Атомы такой жидкости не упорядочены.

К аморфным телам относят: смола, сера, глицерин, сахар (карамель), стекло, пластмассы и т.п.

Аморфные тела обладают текучестью, но очень медленной.

Кристаллы – это твердое вещество, атомы которого упорядочены образуя кристаллическую решетку во всем объеме кристалла и обладают свойствам анизотропии. Положения атомов называют узлами кристаллической решетки.

Различают:

1. Монокристаллы – отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку во всем объеме вещества.

2. Поликристалл – это вещество, состоящее из множества мелких монокристаллов.

Есть много способов различия кристаллов по их строению. Мы рассмотрим по типу элементарной ячейки.

Элементарная ячейка – это структурный элемент кристаллической решетки

Существует 14 различных пространственных групп, которыми может обладать решетка; им соответствуют 14 различных пространственных решеток (рис. 5). Впервые эти решетки были описаны Браве в 1848 на основе тщательного геометрического анализа и носят его имя. (Каждая решетка Браве принадлежит к одной из семи кристаллических сингоний.).

Переходя от формального теоретического описания симметрии решетки к описанию реального кристалла, необходимо учитывать также симметрию атомов или атомных групп, помещаемых в каждый узел решетки. Тогда оказывается, что для кристаллов существует в общей сложности 230 различных пространственных групп (по-прежнему при 14 различных типах решеток Браве). Эти группы были получены и описаны на основе теории групп Е.С.Федоровым и С.Шенфлисом в 1891.

Кристаллы также делятся по физическому типу:

1. Ионные кристаллы

2. Атомные кристаллы

3. Металлические кристаллы

4. Молекулярные (в узлах молекулы)

Дефекты в кристаллах:

а) Точечные:

б) Линейные - дефекты такого вида нарушают правильное чередование кристаллических плоскостей.

в) Двухмерные плоскостные.

Дефекты могут сильно изменять физические свойства кристаллов.

Жидкие кристаллы – вещества, одновременно обладающие свойствами текучести и анизотропности.

Характерной особенностью ЖК является способность молекул изменять свою ориентацию под действием электрического поля.

Жидкие кристаллы делятся на две группы:

1. Термотропные –образуются во время нагрева твердого вещества и существуют в определенном интервале температур и давлений.

a. Нематические;

b. Смектические;

c. Холестеричные.

2. Лиотропные – дву- или многокомпонентные, образуются в растворах стержнеподобных молекул в воде или упругом полярном расстворе.

Термодинамика

Термодина́мика - (греч. θέρμη — «тепло», δύναμις — «сила») — раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты.

Внутренняя энергия – энергия, обусловленная хаотическим движением молекул.

,где i-количество степеней свободы (для идеального газа i=3).

Теплота Q – это порция переданной энергии при теплообмене.

Теплоемкость – это количество теплоты которое надо сообщить телу, чтобы нагреть его на 1 градус

Удельная теплоемкость

Изменение внутренней энергии теплотой:

нагрев(охлаждение)

испарение (конденсация)

Плавление(кристаллизация)

Горение

Уравнение теплового баланса:

Алгебраическая сумма все выделенных или поглощённых количеств теплоты в теплоизолированной системе равна нулю.

Первый закон термодинамики