Η κρυστάλλωση και τήξη χρονοδιάγραμμα των αλλαγών στην συνολική κατάσταση της ουσίας

Αυτό το άρθρο εξηγεί ποια είναι η κρυστάλλωση και τήξη. Στο παράδειγμα των διαφορετικών καταστάσεων της συσσώρευσης του νερού εξηγείται, πόση θερμότητα είναι απαραίτητη για την κατάψυξη και απόψυξη και γιατί αυτές οι τιμές είναι διαφορετικές. Αυτό δείχνει τη διαφορά μεταξύ της πολυ- και μονών κρυστάλλων, καθώς και την πολυπλοκότητα της κατασκευής του τελευταίου.

Μετακίνηση σε άλλο συνολική κατάσταση

Ένα συνηθισμένο άτομο σκέφτεται για αυτό το σπάνιο, αλλά η ζωή για το επίπεδο στο οποίο υπάρχει τώρα, θα ήταν αδύνατη χωρίς την επιστήμη. Τι είναι αυτό; Μια δύσκολη ερώτηση, επειδή πολλές από τις διεργασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον των διαφόρων κλάδων. Φαινόμενα για τα οποία εντοπίζουν το εμβαδόν της επιστήμης είναι δύσκολη, είναι η κρυστάλλωση και τήξη. Φαίνεται, λοιπόν, τι είναι δύσκολο: δεν υπήρχε νερό - έχει γίνει πάγος, ήταν μια μεταλλική μπάλα - έχει γίνει μια δεξαμενή υγρού μετάλλου. Ωστόσο, οι ακριβείς μηχανισμοί της μετάβασης από τη μια κατάσταση συσσωμάτωσης σε άλλο λείπει. Φυσική ανέβει πιο βαθιά μέσα στη ζούγκλα, αλλά να προβλέψουμε με ακρίβεια σε ποιο σημείο θα ξεκινήσει τήξης και κρυστάλλωσης των φορέων που δεν έχουν ακόμη ληφθεί.

Αυτό που ξέρουμε

Κάτι που η ανθρωπότητα ακόμα δεν ξέρει. Το σημείο τήξης και κρυστάλλωσης αρκετά εύκολα προσδιορίζεται εμπειρικά. Αλλά όλα δεν είναι τόσο απλό. Ο καθένας ξέρει ότι το νερό λιώνει και παγώνει στους μηδέν βαθμούς Κελσίου. Ωστόσο, το νερό είναι συνήθως δεν είναι απλώς ένα θεωρητικό κατασκεύασμα, ένα συγκεκριμένο ποσό. Μην ξεχνάτε ότι η διαδικασία τήξης και κρυστάλλωσης δεν είναι στιγμιαία. παγάκι αρχίζει να λιώνει νωρίτερα από ό, τι ακριβώς φτάσει στο μηδέν βαθμούς, το νερό στο πρώτο ποτήρι είναι καλυμμένο με κρυστάλλους πάγου σε θερμοκρασία που υπερβαίνει ελαφρά το σήμα της κλίμακας.

Απομόνωση και απορρόφηση της θερμότητας κατά τη διάρκεια της μετάβασης σε μια διαφορετική κατάσταση συσσωμάτωσης

Η κρυστάλλωση και τήξη στερεών συνοδεύονται από ορισμένες θερμικές επιδράσεις. Στην υγρή κατάσταση το μόριο (ή μερικές φορές άτομα) διασυνδέονται δεν είναι πολύ σφιχτό. Ακριβώς λόγω αυτού, έχουν την ικανότητα να «ροή». Όταν το σώμα αρχίζει να χάνει τη θερμότητα, άτομα και μόρια αρχίζουν να τους ενώσει με τον πιο βολικό δομή. Έτσι, λαμβάνει χώρα κρυστάλλωση. Συχνά εξαρτάται από τις εξωτερικές συνθήκες, λαμβάνεται από το ίδιο γραφίτη άνθρακα, διαμάντι, ή φουλλερένιο. Έτσι, όχι μόνο της θερμοκρασίας αλλά και την επιρροή της πίεσης στον τρόπο θα προχωρήσει κρυστάλλωση και τήξη. Ωστόσο, προκειμένου να καταστρέψουν την κρυσταλλική δομή του άκαμπτου σύνδεσης, χρειάζεται λίγο περισσότερη ενέργεια, και ως εκ τούτου το ποσό της θερμότητας από εκείνη για τη δημιουργία τους. Έτσι, το υλικό θα παγώσει γρηγορότερα από την τήξη διεργασίες υπό τις ίδιες συνθήκες. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα, και αντικατοπτρίζει τη διαφορά που περιγράφηκε ανωτέρω. Υπενθυμίζουμε ότι η λανθάνουσα θερμότητα δεν έχει σχέση με τη θερμότητα και ως εκ τούτου αντικατοπτρίζει την ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για την τήξη και έλαβε χώρα κρυστάλλωση.

Αλλαγή σε όγκο κατά την εναλλαγή σε άλλο συνολική κατάσταση

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, ο αριθμός και η ποιότητα των συνδέσεων στα υγρά και στερεά καταστάσεις είναι διαφορετικές. Για υγρή κατάσταση απαιτεί περισσότερη ενέργεια, ως εκ τούτου, άτομα κινηθεί γρηγορότερα συνεχώς πηδώντας από το ένα μέρος στο άλλο και δημιουργώντας μια προσωρινή σύνδεση. Από την πλάτος των ταλαντώσεων των σωματιδίων μεγαλύτερα, και το υγρό έχει ένα μεγαλύτερο όγκο. Ενώ σε ένα στερεό σφιχτή σύνδεση, κάθε άτομο δονείται για μια θέση ισορροπίας, δεν είναι σε θέση να εγκαταλείψει τη θέση του. Η δομή αυτή καταλαμβάνει λιγότερο χώρο. Έτσι ώστε η τήξη και κρυστάλλωση των ουσιών που συνοδεύεται από μια αλλαγή στον όγκο.

Ιδιότητες τήξης και κρυστάλλωσης νερό

Αυτό το κοινό και σημαντικό υγρό για τον πλανήτη μας, το νερό δεν μπορεί επιπόλαια παίζουν μεγάλο ρόλο στη ζωή σχεδόν όλων των έμβιων όντων. Που περιγράφεται παραπάνω είναι η διαφορά μεταξύ του ποσού της θερμότητας που απαιτείται για την κρυστάλλωση και τήξη έλαβε χώρα, καθώς και η μεταβολή του όγκου κατά την αλλαγή της κατάστασης της συσσωμάτωσης. Ορισμένες εξαιρέσεις και στις δύο κανόνες είναι το νερό. Υδρογόνο διαφορετικά μόρια σε υγρή κατάσταση ακόμη και εν συντομία συνδέονται, σχηματίζουν ασθενείς, αλλά ακόμα δεν μηδέν δεσμού υδρογόνου. Αυτό εξηγεί την εξαιρετικά μεγάλη θερμοχωρητικότητα αυτής της καθολικής υγρού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ροή του νερού, αυτές οι ανακοινώσεις δεν παρεμβαίνουν. Αλλά ο ρόλος τους κατά τη διάρκεια της κατάψυξης (με άλλα λόγια, κρυστάλλωση) μέχρι το τέλος παραμένει ασαφές. Ωστόσο, πρέπει κανείς να παραδεχθεί ότι ο πάγος της ίδιας μάζας καταλαμβάνει περισσότερο όγκο από υγρό νερό. Το γεγονός αυτό προκαλεί μεγάλη ζημιά στα δίκτυα κοινής ωφέλειας, και προσφέρει πολλά προβλήματα που υπηρετούν τους ανθρώπους τους.

Όχι μόνο μία ή δύο φορές στην επικαιρότητα έλαμψε τέτοια μηνύματα. Το χειμώνα, το λεβητοστάσιο ενός απομακρυσμένου χωριού υπήρχε ένα ατύχημα. Λόγω της χιονοθύελλες, πάγο και λόγω παγετού δεν έχουν χρόνο να οδηγεί καυσίμων. Το νερό που παρέχεται στη θέρμανση και βρύσες, μπαταρίες, πλέον ζεστή. Εάν δεν είναι καιρός να στραγγίξει, αφήνοντας το σύστημα τουλάχιστον μερικώς άδειο, και είναι καλύτερα να στεγνώσει, αρχίζει να αποκτήσει θερμοκρασία περιβάλλοντος. Τις περισσότερες φορές, δυστυχώς, αυτή τη στιγμή υπάρχουν βαριά παγετούς. Και ο πάγος σκίσιμο σωλήνες, αφήνοντας τους ανθρώπους χωρίς καμία πιθανότητα για μια άνετη ζωή μέσα στους επόμενους μήνες. Στη συνέχεια, βέβαια, να εξαλείψει το ατύχημα, γενναία καταστάσεις έκτακτης ανάγκης Υπουργείο, το σπάσιμο μέσα από την χιονοθύελλα για να βομβαρδιζόμαστε με ελικόπτερο μερικά τόνους το πολυπόθητο άνθρακα και κακή υδραυλικά στα άγρια σωλήνες αλλαγή κρύο ρολόι.

Χιόνι και νιφάδες χιονιού

Φαντάζεται τον πάγο, συχνά σκέφτομαι το κρύο κύβους σε ένα ποτήρι χυμό ή τις απέραντες εκτάσεις της παγωμένης Ανταρκτικής. Χιόνι γίνεται αντιληπτή από τους ανθρώπους ως ένα ιδιαίτερο φαινόμενο, το οποίο φαίνεται να μην έχει σχέση με το νερό. Αλλά στην πραγματικότητα είναι το ίδιο πάγο, απλά κατεψυγμένα σε μια συγκεκριμένη σειρά, η οποία καθορίζει το σχήμα. Λένε ότι δεν υπάρχει δύο όμοια νιφάδες χιονιού σε όλο τον κόσμο. Ένας επιστήμονας από τις ΗΠΑ πήρε στα σοβαρά το θέμα και έχει καθορίσει τους όρους για τη χορήγηση των εν λόγω ομορφιές εξάγωνο επιθυμητό σχήμα. Το εργαστήριό του μπορεί να προσφέρει ακόμη και μια χιονοθύελλα νιφάδες χιονιού εικόνα που καταβάλλονται από τον πελάτη. Παρεμπιπτόντως, χαλάζι, χιόνι και τα παρόμοια, είναι πολύ περίεργο αποτέλεσμα της διαδικασίας κρυστάλλωσης - από τον ατμό και όχι νερό. Μετατροπή του στερεού σώματος με τη μία σε αεριώδη μονάδα ονομάζεται εξάχνωση.

Μονοκρύσταλλοι και πολυκρυσταλλικά

Ο καθένας έχει δει τα σχέδια του χειμώνα πάγου στο γυαλί στο λεωφορείο. Σχηματίζονται επειδή η θερμοκρασία στο εσωτερικό του οχήματος είναι πάνω από το μηδέν Κελσίου. Και εκτός αυτού, πολλοί άνθρωποι αναπνοή μαζί με τον αέρα από τα ζεύγη πνεύμονες, παρέχουν μεγαλύτερη υγρασία. Αλλά το γυαλί (συχνά λεπτή Single) είναι σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, δηλαδή μια αρνητική. Οι υδρατμοί, αγγίζοντας πολύ γρήγορα χάνει θερμότητα και μετατρέπεται σε στερεά κατάσταση. Ένα κρύσταλλο μπαστούνια στο άλλο, κάθε ένα από τα παρακάτω στοιχεία είναι ελαφρώς διαφορετική από την προηγούμενη, και γρήγορα μεγαλώνουν όμορφα ασύμμετρη μοτίβα. Αυτό είναι ένα παράδειγμα των πολυκρυσταλλικών. «Πόλυ» - από το λατινικό «πολλά». Στην περίπτωση αυτή, μερικοί από Microparts συνδυάζονται σε μία ενιαία μονάδα. Κάθε μεταλλικό προϊόν - πολύ συχνά πολυκρυσταλλικά. Και εδώ είναι η τέλεια μορφή του φυσικού πρίσμα χαλαζία - είναι ένα ενιαίο κρύσταλλο. Στη δομή του, κανείς δεν θα βρει ατέλειες και τα κενά, ενώ σε πολυκρυσταλλικά όγκους οι κατευθύνσεις τεμάχια διατάσσονται τυχαία και δεν συμφωνούν μεταξύ τους.

Smartphone και κιάλια

Αλλά στη σύγχρονη τεχνολογία απαιτεί συχνά μια εντελώς καθαρό και μόνο κρύσταλλα. Για παράδειγμα, σχεδόν οποιοδήποτε smartphone περιέχει στο στοιχείο βάθη μνήμη πυριτίου της. Δεν άτομο σε όλο αυτό τον όγκο δεν πρέπει να μετακινηθεί από την ιδανική τοποθεσία. Ο καθένας πρέπει να πάρει τη θέση του. Σε αντίθετη περίπτωση, αντί των φωτογραφιών που θα πάρει τους ήχους της παραγωγής, και, πάνω απ 'όλα, άσχημη.

Κιάλια, συσκευές νυχτερινής όρασης χρειάζονται επίσης επαρκές χύδην μονών κρυστάλλων που μετατρέπουν την υπέρυθρη ακτινοβολία σε ορατό φως. Μέθοδοι για την αύξηση του αριθμού τους, αλλά ο καθένας απαιτεί ιδιαίτερα προσεκτικοί και ακριβείς υπολογισμούς. Πώς λαμβάνεται μονών κρυστάλλων, οι επιστήμονες κατανοούν από διαγράμματα φάσης, δηλαδή κοιτάζοντας ένα γράφημα της τήξης και κρυστάλλωσης του προϊόντος. Δημιουργήστε μια εικόνα είναι δύσκολο, ως εκ τούτου, τα υλικά επιστήμονες εκτιμάται ιδιαίτερα από τους επιστήμονες που αποφάσισαν να μάθετε όλες τις λεπτομέρειες του προγράμματος.