Агрегатные состояния

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА В г. ТАГАНРОГЕ

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ КОНЦЕПЦИИ  СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

«СИММЕТРИЯ В НЕЖИВОЙ  И ЖИВОЙ ПРИРОДЕ»

«АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка Жмак П.С

Группы М-129

Проверил Клопченко В.С

 

ТАГАНРОГ

2009

 

Введение. Агрегатные состояния.

Любое вещество состоит из молекул, а его физические свойства зависят от того, каким образом  упорядочены молекулы и как они  взаимодействуют между собой. В  обычной жизни наблюдаются три агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное, переходы между которыми сопровождаются скачкообразными изменениями свободной энергии вещества, энтропии, плотности и других физических характеристик. Имеется, однако, и четвертое состояние, которые физики склонны относить к числу агрегатных. Это плазменное состояние.

Агрегатные состояния (от лат. aggrego - присоединяю) - состояния одного и того же вещества в различных интервалах температур и давлений. С увеличением температуры газов при фиксированном давлении они переходят в состояние частично, а затем полностью ионизированной плазмы. С увеличением давления (в звездах) вещество переходит в состояние вырожденной плазмы, нейтронной жидкости и т. д.

Существование у вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено  различиями в тепловом движении его  молекул/атомов и в их взаимодействии.

Но понятие агрегатного  состояния не является точно определенным. Более точным является понятие фазы.

 

Выделяют следующие разновидности фаз:

1. переход из твёрдого в жидкое — плавление;
2. переход из жидкого в газообразное — испарение и кипение;
3. переход из твёрдого в газообразное — сублимация;
4. переход из газообразного в жидкое или твёрдое — конденсация.

Плавле́ние — переход тела из кристаллического твёрдого состояния в жидкое. Плавление происходит с поглощением удельной теплоты плавления и является фазовым переходом первого рода. Многие вещества при нормальном давлении не имеют жидкой фазы. При нагревании они путем сублимации сразу переходят в газообразное состояние.

Испаре́ние — физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое).

Кипе́ние — процесс парообразования по всему объёму жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное состояние).

Возго́нка (сублимация) — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

Конденса́ция паров (лат. condense — уплотняю, сгущаю) — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической.

Отличительной особенностью является отсутствие резкой границы  перехода к плазменному состоянию.

Твёрдые и жидкие состояния  вещества относятся к конденсированным состояниям — атомы или молекулы вещества в них находятся настолько  близко друг к другу, что неспособны свободно двигаться.

 

Твёрдое тело

Твёрдое тело - агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания около положений равновесия.

Различают кристаллические  и аморфные твердые тела.

Кристаллы - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.

Симметрия кристаллов, свойство кристаллов совмещаться с собой  в различных положениях путём  поворотов, отражений, параллельных переносов  либо части или комбинации этих операций. Симметрия внешней формы (огранки) кристалла определяется симметрией его атомного строения, которая обусловливает  также и симметрию физических свойств кристалла.

Виды кристаллов

• Идеальный кристалл

Является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно  ровные гладкие грани и т. д.

• Реальный кристалл

Всегда содержит различные  дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию  многогранника вследствие специфики  условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

 

Основной отличительный  признак кристаллов

Анизотропия (от греч. ánisos — неравный и tróроs — направление), зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления (в противоположность изотропии — независимости свойств от направления). Примеры анизотропии: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определённой плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между частицами слюды наименьшие); мясо легче режется вдоль волокон, хлопчатобумажная ткань легко разрывается вдоль нитки (в этих направлениях прочность ткани наименьшая).

Естественная анизотропия — наиболее характерная особенность кристаллов. Именно потому, что скорости роста кристаллов в разных направлениях различны, кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. Анизотропны, однако, не все свойства кристаллов. Плотность и удельная теплоёмкость у всех кристаллов не зависят от направления. Анизотропность остальных физических свойств кристаллов тесно связана с их симметрией и проявляется тем сильнее, чем ниже симметрия кристаллов.

Аморфные вещества (от др. греч. ἀ «не-» и μορφή «вид, форма») не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования. При температурах свыше температуры стеклования, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.

Изотропия (из др. греч. ί̓σος «равный, одинаковый, подобный» + τρόπος «оборот, поворот; характер») — одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрия по отношению к выбору направления (в противоположность анизотропии).