Cristalizarea și topire program de schimbări în starea de agregare a substanței

Acest articol explică ce cristalizarea și topirea. În exemplul de diferite stări de agregare a apei este explicată, cât de mult de căldură este necesară pentru congelare și decongelare și de ce aceste valori sunt diferite. Acesta arată diferența dintre poli- și monocristalelor, precum complexitatea fabricării acesteia.

Trecerea la un alt stat agregat

O persoană obișnuită crede despre această rară, dar la nivelul la care există acum, ar fi fost imposibilă fără știință. Ce este? O întrebare dificilă, deoarece multe dintre procesele care au loc la interfața mai multor discipline. Fenomene pentru care indica domeniul științei este dificil, este cristalizarea și topirea. S - ar părea, ei bine, ceea ce este dificil: nu a existat apă - a devenit de gheață, a fost o minge de metal - a devenit un bazin de metal lichid. Cu toate acestea, mecanismele exacte de trecere de la o stare de agregare la o altă lipsă. Fizica urca mai adânc în junglă, dar pentru a prezice exact la ce punct va începe de topire și cristalizare a organismelor care nu au fost încă obținute.

Ceea ce știm

Ceva ce omenirea încă știe. Punctul de topire și cristalizare destul de ușor determinată empiric. Dar totul nu este atât de simplu. Toată lumea știe că apa se topește și îngheață la zero grade Celsius. Cu toate acestea, apa nu este de obicei doar un construct teoretic, o anumită sumă. Nu uitați că procesul de topire și cristalizare nu este instantanee. cub de gheață începe să se topească mai devreme decât ajunge exact zero grade, apa din primul pahar este acoperit cu cristale de gheață la o temperatură care depășește ușor marcajul pe scală.

Izolarea și absorbția căldurii în timpul trecerii la un alt stat de agregare

Cristalizarea și topirea solidelor însoțite de anumite efecte termice. În stare lichidă a moleculei (sau uneori atomii) sunt interconectate nu este foarte strânsă. Tocmai din aceasta cauza, ei au capacitatea de a „flux“. În cazul în care organismul începe să piardă căldura, atomii și moleculele încep să le unească în structura cea mai convenabilă. Astfel, are loc cristalizarea. De multe ori depinde de condițiile exterioare, se obține din același carbon grafit, diamant sau Fulerena. Deci, nu numai temperatura, ci, de asemenea, influența presiunii asupra modului va continua cristalizare și de topire. Cu toate acestea, în scopul de a distruge structura de cristal a conexiunii rigide, este nevoie de un pic mai multă energie, și, prin urmare, cantitatea de căldură decât pentru a le crea. Astfel, materialul va îngheța mai repede decât se topesc procese în aceleași condiții. Acest fenomen se numește căldură latentă, și reflectă diferența descrisă mai sus. Să ne amintim că căldura latentă nu este legată de căldură și, ca atare, reflectă cantitatea de căldură necesară pentru topirea și cristalizarea.

Modificarea volumului atunci când trecerea la un alt stat agregat

După cum sa menționat deja, numărul și calitatea de link-uri din statele lichide și solide sunt diferite. Pentru stare lichidă necesită mai multă energie, prin urmare, atomii se miște mai repede în mod constant sărind de la un loc la altul și de a crea o conexiune temporară. Deoarece amplitudinea oscilațiilor particulelor mai mari, iar lichidul are un volum mai mare. Întrucât, într-o legătură strânsă solidă, fiecare atom vibreaza cu privire la o poziție de echilibru, el nu este în măsură să părăsească poziția sa. Această structură ocupă mai puțin spațiu. Așa că topirea și cristalizarea substanțelor însoțită de o modificare a volumului.

Proprietăți de topire și apa de cristalizare

Acest lichid comun și important pentru planeta noastră, deoarece apa nu poate juca la întâmplare un rol important în viața ființelor vii aproape toate. Descris mai sus este diferența dintre cantitatea de căldură necesară pentru cristalizare și topire a avut loc, precum și variația volumului la schimbarea stării de agregare. Unele excepții de la ambele reguli este apa. Hidrogenul molecule diferite într-o stare lichidă chiar conectată pe scurt, formând slab, dar încă nu este zero legătură de hidrogen. Acest lucru explică capacitatea de căldură extrem de mare a acestui lichid universal. Trebuie remarcat faptul că fluxul de apă, aceste comunicări nu interferează. Dar rolul lor în timpul congelare (cu alte cuvinte, cristalizare) până la sfârșitul rămâne neclar. Cu toate acestea, ar trebui să admitem că gheața de aceeași masă ocupă un volum mai mare decât apa lichidă. Acest fapt cauzează o mulțime de deteriorare a rețelelor de utilități, și oferă o mulțime de probleme care deservesc oamenii lor.

Nu doar o dată sau de două ori în știri fulgera astfel de mesaje. În timpul iernii, camera centralei dintr-un sat de la distanță a fost un accident. Din cauza furtunilor de zăpadă, gheață și îngheț grele nu au avut timp de a conduce vehicule de combustibil. Apa furnizată de încălzire robinete, bateria, mai cald. În cazul în care nu este timpul să se scurgă, lăsând sistemul cel puțin parțial gol, și este mai bine să se usuce, ea începe să achiziționeze temperatura ambiantă. Cel mai adesea, din păcate, în acest moment, există geruri. Și gheața ruperea țevilor, lăsând oamenii fără nici o șansă pentru o viață confortabilă în lunile următoare. Apoi, desigur, elimina accident, Ministerul Situații de Urgență bravi, strecurare prin viscol pentru a obține bombardat cu elicopterul câteva tone, de cărbune, râvnit și sanitare sărac în tuburi feroce schimbare ceas rece.

Zăpadă și fulgi de zăpadă

Imaginându-gheață, de multe ori ne gândim la cuburi reci într-un pahar de suc sau vaste întinderi ale Antarcticii congelate. Zapada este percepută de oameni ca un fenomen aparte, care pare să nu aibă legătură cu apa. Dar, de fapt, este aceeași suprafață de gheață, doar înghețat într-o anumită ordine, care determină forma. Se spune că doi fulgi de zăpadă identice în întreaga lume nu există. Un om de știință din Statele Unite au luat în discuție problema în serios și a determinat condițiile de obținere a acestor frumuseti hex forma dorită. Laboratorul lui poate oferi chiar un viscol de imagine fulgi de zăpadă plătit de către client. De altfel, grindină, zăpadă și altele asemenea, este rezultatul foarte curios al procesului de cristalizare - din vaporii și nu apă. Reconversia corpului solid dintr-o dată în unitatea gazoasă se numește sublimare.

monocristale si policristaline

Toată lumea a văzut modele de iarnă de gheață pe sticlă în autobuz. Acestea sunt formate, deoarece temperatura din interiorul vehiculului este peste zero grade Celsius. Și, în plus, o mulțime de oameni de respirație, împreună cu aerul din perechile plamani, oferă o mai mare de umiditate. Dar sticla (adesea subtile Single) este la temperatura ambiantă, adică un negativ. vapori de apă, atingându - l foarte repede pierde căldură și se transformă într - o stare solidă. bețișoare un cristal la altul, fiecare din următoarea formă este ușor diferită de cea anterioară, și să crească rapid modele frumoase asimetrice. Acesta este un exemplu de policristaline. „Poli“ - din latinescul „foarte mult“. În acest caz, o parte din microparts combinate într-o singură unitate. Orice produs din metal - prea des policristalin. Și aici este forma perfectă a prismei cuart natural - este un singur cristal. În structura sa, nimeni nu va găsi imperfecțiuni și lacune, în timp ce în volume policristaline de direcții de piese sunt aranjate la întâmplare și nu au fost de acord unele cu altele.

Smartphone și binoclu

Dar, în tehnologia modernă necesită adesea un singur cristale complet pure. De exemplu, practic orice smartphone conține în elementul său adâncimi de memorie de siliciu. Nici un atom în întregime acest volum nu ar trebui să fie mutat din locația ideală. Toată lumea trebuie să aibă locul ei. În caz contrar, în loc de fotografii pe care le va primi sunete de ieșire, și, mai presus de toate, urât.

Binocluri, dispozitive de vedere de noapte, de asemenea, nevoie de suficiente cristale unice în vrac, care transformă radiația infraroșie în lumină vizibilă. Metodele pentru numărul lor în creștere, dar fiecare necesită calcule în special atente și precise. Cum obțin cristale unice, oamenii de știință să înțeleagă din diagramele de fază, adică se uită la un grafic de topire și cristalizarea produsului. Crearea unei imagini este dificil, prin urmare, oamenii de știință materiale este deosebit de apreciat de către oamenii de știință care au decis sa afle toate detaliile graficului.