РЕЧОВИНА І ЙОГО СТАНУ

Не можеш змінити порядок речей - зміни своє ставлення до них.

Сенека

Речовина - один з видів матерії, з якого складається весь оточуючий нас світ. Його утворюють велике скупчення різних частинок, структур. Речовина являє собою однорідний (гомогенний) вид матерії, тобто такої матерії, кожна частка якої має однакові фізично властивості. Різні вироби, що мають різне призначення і форму, можу бути виготовлені з одного і того ж матеріалу і їх речовина буде однаковим. Під речовиною розуміють чисту матерію, без домішок. За матеріалом - речовина того ж найменування, отримане в реальні умовах, тобто має неминучі домішки.

Залежно від умов середовища речовина може перебувати в твердому, рідкому, газоподібному і плазмовому агрегатних станах. Мікроструктура і стан руху частинок в цих станах речовини носять різний характер. Розглянемо їх.

Тверде стан. При досить низьких температурах речовина знаходиться в твердому стані, енергія системи мінімальна і з усіх можливих взаємних розташуванні частинок реалізуються впорядковані, звані кристалічними. Під поняттям кристал (кристалічно тіло) розуміють насамперед періодичність його мікроскопічної структури. У кристалі кожен атом оточений іншими, розташованими певним чином атомами, і якщо ця конфігурація атомів має найменшу можливу енергією, ясно, що вона повинна повторюватися і в любі інших структурах тіла. Найпростіша конфігурація атомів, яка періодично повторюється вздовж тіла у всіх трьох вимірах, утворює елементарний осередок кристалічної решітки. Кристалічної решітки має симетрію перенесення вздовж відповідного напряму. Природно, фізичні величини також володіють такою ж періодичністю Число типів симетрії в природі обмежена. У гратах між атомам існує іонна, ковалентний, металева і ван-дер-ваальсова зв'язку. У реальних кристалічних тілах існують різні дефект решітки: точкові дефекти (вакансії - порожні незаповнені місць в вузлах решітки; межузельние атоми впровадження); лінійні дефекти до яких відносяться дислокації, - наявність в решітці зайвої кристалічної півплощині. За енергетичним характером Розподіл електронних станів в кристалах в природі існують три основні групи кристалічних твердих тіл: метали, діелектрики та напівпровідники. Вони мають різні властивості електричної провідності струму. Атоми в твердому тілі не можуть значно віддалятися від свої рівноважних положень - вузлів кристалічної решітки. Їх движени в основному зводиться до коливань поблизу вузлів решітки. Геометрія кристалічного стану речовини при звичайних тисках і температурах відрізняється надзвичайною різноманітністю, хоча число типів решето і обмежена. Властивості речовин визначаються не тільки характером атомів, але і їх взаємним розташуванням. Як приклад можна указат на алмаз і графіт - речовини, що складаються з одних і тих самих атомів вуглецю, але мають різні кристалічні решітки. Тіла можуть сильн відрізнятися щодо механічних, теплових, електричних, магнітних і оптичних властивостей. Знаючи атомну природу тіл і залежність зазначених властивостей від неї, можна цілеспрямовано створювати нові матеріали.

Рідкий стан. При підвищенні температури стрибкоподібно відбувається фазовий перехід кристал - рідина (плавлення) і при цьому поглинається питома теплота переходу. Кожна речовина має суворий певну температуру плавлення. Рідина - це речовини, в яких взаємодія між частинками велике і в той же час тепловий рух частинок є складним. У рідкому стані атоми вже не є строго локалізованими, тобто пов'язаними з якимись певними положеннями в тілі. Вони здійснюють коливальний движени і можуть перескакувати, тому рідини, зберігаючи обсяг, можуть змінювати свою форму. Теплові властивості конкретних рідин істотно індивідуальні.

Газоподібний стан. При подальшому підвищенні температури речовини при певній температурі, характерною для даної речовини, відбувається фазовий перехід рідина - газ. У газах частки совертают хаотичне поступальний рух. Речовина в газоподібному стані являє собою сукупність багатьох слабо взаємодіючих частинок і практично повністю втрачає свою індивідуальність Це пов'язано з малою щільністю газоподібного речовини. У розрядження газах, по суті, відсутня взаємний вплив атомів, а значить, не проявляється їх індивідуальна атомна структура. Гази всіх речовин (пр нормальних умовах) з хорошою точністю підпорядковуються однакові закономірностям.

Плазмове стан. Подальше далеко не останнє підвищення температури (до 10 4 -10 5 К) середовища веде до іонізації атомів, тобто розпаду їх на іони і вільні електрони. Частково або повністю іонізований газ утворює особливий стан речовини, зване плазмою Оскільки іони і електрони на відміну від атомів несуть нескомпенсованого-ні електричні заряди, їх взаємний вплив стає істотним Плазма на противагу газам може проявляти колективні властивості, чт зближує се з конденсованими станом, т. е. з твердими тілами і рідинами. У плазмі легко збуджуються всякого роду упругоелектріческі коливання. Особливими властивостями володіють речовини при надвисоких температурах і великій щільності. При температурах -10 7 До достігаетс повна іонізація плазми: речовина складається з «голих» ядер і вільні електронів. При подальшому підвищенні температури починаються ядер-ні перетворення (-10 8 К). При температурах понад 10 9 До ядра руйнуються; при цьому речовина складається з протонів і електронів. Нарешті, пр температурах понад 10 13 До можливе широке перетворення частинок дру в одного. Це все розглядалося при нормальному тиску. При невисокій температурі зміна тиску також призводить до зміни стану речовини. При стисненні речовини до -10 8 атм електронні оболонки атомів деформуються й можливий вільний рух зовнішніх електронів, тобто «Металлизация» речовини. При достатньому стисненні речовин до -10 12 атм роль взаємодії електронів з ядрами стає несуттєвою і речовина можна розглядати як електронний газ большо щільності. Коли тиск газу стає близько 10 18 атм, станься захоплення електронів ядрами з випусканням нейтрино і зменшенням заряд і енергії зв'язку ядра. При тиску 10 2 <1 атм нейтрони переважають на електронами і речовина можна розглядати як нейтронний газ. Пр тиску 10 27 атм нейтронний газ має щільність ядерної речовини.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >