Як же виникає кристалічний стан?

Із сказаного випливає, що предметом ФТТ є вивчення природи та механізму утворення твердих тіл, їх атомної та енергетичної будови і властивостей.

ВІДПОВІДІ

1. c. 2. b. 3. d. 4. a. 5. c.

6. d. 7. a. 8. c. 9. c. 10. b.

11. d. 12. a. 13. e. 14. a. 15. b.

16.с. 17.c. 18.b. 19.e. 20.с.

Відомо, що атоми в кристалі перебувають у постійному тепловому русі. Кінетична енергія коливання атома масою m

, (2)

де р - імпульс частки. Якщо , то сили зв’язку між атомами будуть поборені. Отже енергетичною умовою існування є співвідношення

, (3)

де - потенційна енергія взаємодії між атомами.

Для всіх типів зв’язку вигляд якісно однаковий і зображений на рис. 1.1.

Умова (3) справедлива і для рідин, однак в рідинах статистичні групи атомів руйнуються тепловим рухом і з підвищенням температури впорядкованість у їх розміщенні зникає.

Проаналізуємо детальніше вплив температури і тиску на характер розміщення атомів у кристалах. При абсолютному нулі температур мають місце тільки нульові коливання атомів, тому всі фази, окрім рідкого Не, є кристалічними. З підвищенням температури коливання зростають, однак амплітуда цих коливань < міжатомної віддалі, коливання залишаються в цілому гармонічними. Подальше зростання температури веде до втрати коливаннями гармонічності, через асиметрію кривої потенційної взаємодії вони стають ангармонічними. Це веде до деякої втрати у періодичності розміщення атомів, однак дальній порядок розміщення атомів зберігається до деяких температур. При зростанні зовнішнього тиску відстань між атомами зменшується так, ніби зростають сили взаємодії. Тому фазовий стан системи у випадку накладання тиску зміщується в сторону кристалізації та конденсації. Зокрема, рідкий Не, у якого енергія нульових коливань за звичайного тиску більша, ніж енергія притягання між атомами, при тиску 250 кПа також переходить у кристалічний стан.

Сильне відштовхування між атомами при відстанях, менших за рівноважні, свідчить про взаємну непроникність атомів, що дозволяє моделювати їх як непроникні тверді кулі певного радіусу, радіус яких при незмінності міжатомних сил не змінюється при переході від однієї речовини до іншої. З такої моделі слідує, що сили взаємодії між атомами - центральні за своєю природою.

Розглянемо модель, яка якісно відображає характер сил взаємодії між атомами, запропоновану Л. Брегом, Д. Наєм та В. Лондоном (БНЛ). В цій моделі ансамбль бульбашок моношаром розміщений на поверхні води.

Із схеми, зображеної на рис.1.2 бачимо, що кожна бульбашка оточена областю, де рівень води вищий, ніж у середньому в посудині, а ступінь підняття води зменшується при віддаленні від центра бульбашки. Якщо бульбашки розміщені на досить великій відстані, то області піднятої рідини не перекриваються. При зближенні бульбашок ці області починають перекриватись і чим ближче будуть бульбашки, тим менша кількість води буде знаходитись над середнім рівнем в посудині. Тобто зближення бульбашок є енергетично вигідним, оскільки зменшується маса піднятої води, а отже потенціальна енергія системи із двох бульбашок також зменшується. Після зіткнення бульбашок капілярна сила, яка притискає дві бульбашки, приведе до збільшення тиску газу всередині бульбашок і до відштовхування між ними. Спільна дія сил відштовхування та притягання приведе до встановлення деякої рівноважної віддалі між бульбашками. У такій системі буде працювати і принцип щільної укладки. Тривимірну модель можна отримати, накладаючи двовимірні шари один на один. При цьому можна отримати багато варіантів структур, які будуть періодичними у третьому напрямку. Однак серед них будуть траплятись і такі, які не будуть періодичними. Тобто принцип щільності пакування не обов’язково веде тривимірної періодичності в розміщенні часток, але допускає можливість такої.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Тестові завдання з аналітичної геометрії	\|	Термодинамічне обґрунтування періодичності кристалічної структури.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.