Krystallisation og smeltning tidsplan for ændringer i den samlede tilstand af stoffet

Denne artikel forklarer, hvad den krystallisering og smeltning. I eksemplet i forskellige tilstande af aggregation af vand forklares, hvor meget varme er nødvendig for frost og tø, og hvorfor disse værdier er forskellige. Det viser forskellen mellem poly- og enkeltkrystaller, samt kompleksiteten af fremstillingen af sidstnævnte.

Flytning til et andet aggregat tilstand

Et almindeligt menneske tænker denne sjældne, men livet på det niveau, hvor den eksisterer nu, ville have været umuligt uden videnskab. Hvad er det? Et vanskeligt spørgsmål, fordi mange af de processer, der forekommer ved grænsefladen mellem flere fagområder. Fænomener, for hvilke lokalisere for videnskab er vanskelig, er krystallisering og smeltning. Det ser ud til, godt, hvad der er svært: der var vand - er blevet is, var en metalkugle - er blevet en pulje af flydende metal. Men de nøjagtige mekanismer for overgangen fra en aggregattilstand til en anden mangler. Fysik klatre dybere ind i junglen, men at forudsige præcist på hvilket tidspunkt vil begynde at smelte og krystallisering af de organer, der endnu ikke er opnået.

Hvad vi ved

Noget, som menneskeheden stadig kender. Smeltepunktet og krystallisering relativt let bestemmes empirisk. Men alt er ikke så enkel. Alle ved, at vandet smelter og fryser ved nul grader Celsius. Vand er imidlertid sædvanligvis ikke blot en teoretisk konstruktion, et bestemt beløb. Glem ikke, at smelte- og krystallisering proces er ikke øjeblikkelig. Isterning begynder at smelte tidligere end når præcis nul grader, vandet i det første bægerglas er dækket med iskrystaller ved en temperatur, som er lidt større end mærket på skalaen.

Isolering og absorption af varme under overgangen til en anden aggregattilstand

Krystallisations- og smeltende faste stoffer ledsaget af bestemte termiske virkninger. I den flydende tilstand molekylet (eller undertiden atomer) er indbyrdes forbundet er ikke meget stram. Netop på grund af dette, de har evnen til at "flow". Når kroppen begynder at miste varme, atomer og molekyler begynder at forene dem i den mest bekvemme struktur. Således forekommer krystallisation. Afhænger ofte af de ydre betingelser, opnås fra det samme carbonatom grafit, diamant eller fulleren. Så ikke kun temperaturen, men også presset indflydelse på den måde, vil fortsætte krystallisering og smeltning. Men for at ødelægge krystalstrukturen af den stive forbindelse, det tager lidt mere energi, og dermed den mængde varme end det at oprette dem. Således vil materialet fryse hurtigere end smelte processer under de samme betingelser. Dette fænomen kaldes latent varme, og afspejler forskellen beskrevet ovenfor. Minde om, at den latente varme ikke er relateret til varme og som sådan afspejler mængden af varme, der kræves til at smelte og krystallisation forekom.

Ændring i volumen, når der skiftes til en anden samlet tilstand

Som allerede nævnt, antallet og kvaliteten af links i de flydende og faste tilstande er forskellige. For flydende tilstand kræver mere energi, derfor atomer bevæge sig hurtigere konstant hoppe fra det ene sted til et andet, og at skabe en midlertidig forbindelse. Da amplituden af svingningerne af partiklerne større, og væsken har et større volumen. Ud fra følgende betragtninger i en solid tæt forbindelse, hvert atom vibrerer omkring en position af ligevægt, han er ude af stand til at forlade sin stilling. Denne struktur fylder mindre. Således at smeltning og krystallisering af stoffer ledsaget af en ændring i volumen.

Egenskaber smeltning og krystallisering vand

Denne fælles og vigtigt væske for vores planet, som vand kan ikke skødesløst spille en stor rolle i livet for næsten alle levende væsener. Beskrevet ovenfor, er forskellen mellem mængden af varme der kræves til krystallisation og smeltning fandt sted, samt ændringen i volumen, når der skiftes tilstand aggregering. Nogle undtagelser fra begge regler er vand. Brint forskellige molekyler i en flydende tilstand, selv kortvarigt forbundet, danner svage, men stadig ikke nul hydrogenbinding. Dette forklarer den ekstremt store varmekapacitet denne universelle væske. Det skal bemærkes, at vandstrømmen, behøver disse meddelelser ikke blande sig. Men deres rolle under frysning (med andre ord, krystallisering) frem til udgangen fortsat uklart. Man bør imidlertid erkende, at isen med samme masse optager mere volumen end flydende vand. Denne kendsgerning er forårsager en masse skader på forsyningsnet, og leverer en masse problemer, der serverer deres folk.

Ikke bare en eller to gange i nyhederne blinkede sådanne meddelelser. Om vinteren, fyrrum af en fjern landsby der var en ulykke. På grund af snestorme, gjorde is og hård frost ikke har tid til at køre brændstof. Vand leveres til opvarmning og vandhaner, batteri, længere varm. Hvis det ikke er tid til at dræne, forlader systemet i det mindste delvist tomme, og det er bedre at tørre, begynder det at erhverve omgivelsestemperatur. Oftere end ikke, desværre, på dette tidspunkt er der tunge frost. Og isen rive rør, efterlader folk med ingen chance for et behageligt liv i de kommende måneder. Så selvfølgelig eliminere ulykken, tapre nødsituationer ministeriet, bryde gennem snestormen for at få bombarderet med helikopter et par tons af den eftertragtede kul og fattige VVS i den hårde skift rør kold ur.

Sne og snefnug

Imagining isen, vi ofte tænker på de kolde kuber i et glas juice eller de store vidder af den frosne Antarktis. Sne opfattes af mennesker som et særligt fænomen, der synes at være relateret til vandet. Men i virkeligheden er det den samme is, bare frosset i en bestemt rækkefølge, der bestemmer formen. De siger, at to identiske snefnug i hele verden ikke eksisterer. En videnskabsmand fra USA tog sagen alvorligt og har bestemt betingelserne for at opnå disse skønheder sekskantede ønskede form. Hans laboratorium kan give endnu en snestorm af snefnug billede betales af kunden. I øvrigt, hagl, sne og lignende, er meget nysgerrig resultat af krystallisering processen - fra dampen og ikke vand. Omstilling af det faste legeme på en gang i gasform enhed kaldes sublimering.

Enkelte krystaller og polykrystallinske

Alle har set de vinter is mønstre på glas i bussen. De dannes fordi temperaturen inde i køretøjet er over nul Celsius. Og desuden, en masse mennesker vejrtrækning sammen med luften fra lungerne par, give større luftfugtighed. Men glasset (ofte subtile Single) er ved omgivelsernes temperatur, dvs. et negativt. Vanddamp, at røre ved det meget hurtigt mister varme og bliver til en fast tilstand. Et krystal holder sig til en anden, hver af de følgende form er lidt forskellig fra den foregående, og hurtigt vokse smukke asymmetriske mønstre. Dette er et eksempel på polykrystallinsk. "Poly" - fra det latinske "en masse". I dette tilfælde nogle af Microparts kombineret i en enkelt enhed. Ethvert metal produkt - for ofte polykrystallinske. Og her er den perfekte form for naturlig kvarts prisme - er en enkelt krystal. I sin struktur, vil ingen finde mangler og huller, mens retninger stykker i polykrystallinske mængder er arrangeret tilfældigt og var ikke enige med hinanden.

Smartphone og kikkert

Men i moderne teknologi kræver ofte en helt ren enkelte krystaller. For eksempel stort set enhver smartphone indeholder i dybder silicium hukommelseselement. Ingen atom i alt dette volumen bør ikke flyttes fra den ideelle placering. Alle har at indtage sin plads. Ellers, i stedet for billeder vil du få output lyde, og mest af alt, nasty.

Kikkert, nattesyn udstyr også brug for tilstrækkelige bulk-enkelte krystaller, der konverterer infrarød stråling til synligt lys. Metoder til deres voksende antal, men hver kræver særligt omhyggelige og nøjagtige beregninger. Hvordan opnås enkeltkrystaller, videnskabsfolk forstår fra fasediagrammer, dvs. ser på en graf over smeltning og krystallisation af produktet. Opret et billede derfor vanskeligt materialer forskere er især værdsat af videnskabsfolk, der har besluttet at finde ud af alle detaljerne i planen.