Учитель физики: Мурнаева Екатерина Александровна Монокристаллы. Поликристаллы. Анизотропия кристаллов. Структура монокристаллов и аморфных тел.

При наличии периодичности в расположении атомов (дальнего порядка) твердое тело является кристаллическим.

Пространственная структура с регулярным, периодически повторяющимся расположением частиц

«Моно»- один. Монокристалл - твердое тело, частицы которого образуют единую (непрерывную) кристаллическую решетку К монокристаллам относятся широко распространенные шестигранные кристаллы кварца, крупинки соли, сахара. Реже встречаются кристаллы алмаза, турмалина и др. Все они имеют характерную форму многогранников.

Основным свойством кристаллических тел является зависимость физических свойств кристалла от направления. Это свойство называется анизотропия. Например, неодинаковая прочность кристаллов по различным направлениям.

Поликристалл - твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов В природе чаще встречаются беспорядочно сросшиеся между собой монокристаллы. Примерами поликристаллов являются: каменная соль (рис. 1), кварц (рис. 2), сахар, лед, железо, медь.

Среди тел, которые принято считать твердыми потому, что они сохраняют форму и объем и обладают прочностью, есть и такие, которые существенно отличаются от кристаллов. Частицы в них расположены в таком же беспорядке, как и в жидкости. К аморфным телам относятся стекло, смола, канифоль, пластмасс. Аморфные тела изотропны, т. е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям.

Кристаллы Аморфные тела Частицы расположены упорядоченно, строго определенным образом Нет порядка в расположении частиц. Частицы совершают «перескоки» Плавление при определенной температуре Не имеют определенной температуры плавления Анизотропны Изотропны Имеют характерную форму многогранников Не имеют правильной огранки

Кристалли ческие тела Кварц, алмаз, турмалин Аморфные тела Стекло, каучук, смолы, пластмассы Композиты Дерево, бетон, кость

Жидкие кристаллы вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре они представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости Внешнее состояние жидких кристаллов при нагревании может изменяться от твердого до жидкокристаллического и полностью переходить в жидкую форму при дальнейшем повышении температуры.

Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. Например, жидкокристаллический индикатор на коже больного быстро диагностирует скрытое воспаление и даже опухоль. С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы ультразвука. Но самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ информационная техника. В настоящее время цветные жидкокристаллические экраны используются в сотовых телефонах, мониторах и телевизорах. Они обладают малой толщиной, малой потребляемой мощностью, высоким разрешением и яркостью.

1. На какие три вида по характеру расположения частиц делят твердые тела? Чем определяется принадлежность твердых тел к одному из этих видов? 2. В чем отличие моно- и поликристаллов? 3. Какие тела относят к аморфным? 4. Древесина анизотропна. Является ли она кристаллическим телом? 5. Возникла ли бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным?

1. Кубик из стекла и кубик, вырезанный из монокристалла кварца, опущены в горячую воду. Сохранят ли кубики свою форму? 2.Кубик, вырезанный из монокристалла может превратиться в параллелепипед. Почему это возможно? 3. Можно десять тысяч раз уронить железный таз, а фарфоровую вазу уронить нельзя ни разу. Ведь на десять тысяч раз нужно десять тысяч ваз. Почему?

Россия, год 1842, 8 октября. На прииске Царево - Александровский близ города Миасс, что на Южном Урале, найден самородок золота весом 36 кг 16 г. Ныне "Большой треугольник" - так назвали уникальный экземпляр - можно увидеть в Алмазном фонде Московского Кремля. Он считается самым крупным, из сохранившихся в мире. На сколько градусов он нагреется, если получит Дж тепла? Удельная теплоемкость золота 0,13 к Дж/(кг К). Ответ: на 4 °С.

В 1813 году на одном из притоков уральской реки "Исети", где разрабатывались бедные золотоносные кварцевые жилы, малолетняя девчушка Катя Богданова нашла большой самородок платины и принесла его приказчику. Какова масса платинового самородка, найденного на Урале в 1904 г., если для его нагревания на 20 °С потребовалось бы Дж энергии? Удельная теплоемкость платины 0,14 к Дж/(кг * К). Ответ: 8,395 кг.