Строение твердых тел – особенности с молекулярной точки зрения в физике кратко (10 класс)

Строение твердых тел

Любое вещество в природе, в зависимости от внешней температуры и давления, может существовать в различных агрегатных состояниях. Одним из таких агрегатных состояний является твердое. Кратко рассмотрим особенности строения твердых тел.

Строение твердых тел – особенности с молекулярной точки зрения в физике кратко (10 класс)

Твердое состояние вещества

К 10 классу известно, что при изменении внешней температуры и давления происходит изменение агрегатного состояния вещества. Агрегатное состояние вещества зависит от пространственной конфигурации молекул, а эти два фактора прямо влияют на возможности молекулярных движений.

При высоком внешнем давлении молекулы вещества плотно «упакованы» в пространстве, их движения стеснены. Если при этом температура невысока, то энергии молекул недостаточно даже для небольшого перемещения. При этом между молекулами начинают играть роль силы межмолекулярного притяжения. В результате молекулы остаются связанными даже при небольших внешних силовых воздействиях.

Вещество, молекулы которого удерживаются на постоянном расстоянии друг от друга силами межмолекулярного притяжения, находится в твердом состоянии.

Кристаллические вещества

Чаще всего в твердом состоянии молекулы вещества расположены друг относительно друга не хаотично, а в строгом порядке, образуя ту или иную пространственную структуру. С молекулярной точки зрения, такая структура энергетически выгодна, в ней молекулы вещества имеют наименьшую потенциальную энергию.

Строгий порядок при этом определяет геометрическую форму вещества в этом состоянии. Такая геометрическая форма называется кристаллом.

Строение твердых тел – особенности с молекулярной точки зрения в физике кратко (10 класс)

Рис. 1. Примеры кристаллов различных веществ.

Конкретная форма кристаллов может быть самой различной. Например, кристалл поваренной соли имеет форму куба. Если взять соль крупного помола, и рассмотреть ее через лупу, можно убедиться, что углы между гранями кристаллов всегда прямые.

Кристалл льда имеет ажурную шестигранную структуру: модель ледяного кристалла достаточно сложна, но ее шесть граней можно видеть в снежинках.

Кристалл графита имеет слоистую структуру. Именно это позволяет карандашу рисовать: на бумаге остаются слои кристалла графита.

Пространственная организация кристаллов нередко определяет такое важное свойство, как анизотропия — различие физических свойств кристалла в зависимости от направления.

Наконец, еще одним важным свойством кристаллического вещества является возможность поликристаллизации. В этом случае отдельные кристаллы вещества оказываются хаотично соединены силами межмолекулярного притяжения, иногда даже «врастая» друг в друга. Наиболее часто такое свойство демонстрируют металлы. Если поглядеть через лупу на кромку излома хрупкого чугуна, можно легко увидеть его поликристаллическое строение.

Строение твердых тел – особенности с молекулярной точки зрения в физике кратко (10 класс)

Рис. 2. Поликристаллическое строение.

Аморфные вещества

Существует также класс аморфных веществ, молекулы которых никогда не образуют строгих пространственных структур и всегда располагаются хаотично. Такие вещества нередко рассматриваются как жидкости с крайне высокой вязкостью. К аморфным веществам относятся смолы, пластмассы, стекло.

Битум в твердом состоянии похож на кристалл. Он не меняет формы, растрескивается при ударах, имеет твердость выше, чем у графита. Однако эксперимент, начатый в Квинслендском университете в 1927 г, и продолжающийся до сих пор, показал, что битум может очень медленно течь через воронку под действием тяжести. К настоящему времени из воронки упало девять капель. Подсчитано, что вязкость битума примерно в $2.3×10^{11}$ раз больше, чем у воды.

Строение твердых тел – особенности с молекулярной точки зрения в физике кратко (10 класс)

Рис. 3. Эксперимент с битумом в Квинслендском институте.

Что мы узнали?

Строение твердых тел может быть кристаллическим или аморфным. В кристалле молекулы занимают строго определенное пространственное положение. В результате кристалл имеет определенную геометрическую форму, а также ему свойственна анизотропия. Аморфные вещества подобны жидкостям с очень высокой вязкостью.

Предыдущая
ФизикаГеоцентрическая система отсчета кратко определение для доклада и сообщения (10 класс)
Следующая
ФизикаМасса и размер молекул – постоянная Авогадро, кратко порядок и средний размер для разных веществ
Помогли? Поставьте оценку, пожалуйста.
Плохо
0
Хорошо
0
Супер
0
Мы в ВК, подпишись на нас!

Подпишись на нашу группу в ВКонтакте, чтобы быть в курсе выхода нового материала...

Вступить