ფიზიკა. Მოლეკულები. მოლეკულების განლაგება აირის, თხევადი და მყარ მანძილზე.
- აირის მდგომარეობაში მოლეკულები ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული, ისინი განლაგებულია ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე. ბრაუნის მოძრაობა. გაზის შეკუმშვა შესაძლებელია შედარებით მარტივად.
სითხეში მოლეკულები ერთმანეთთან ახლოსაა, ერთად ვიბრირებენ. თითქმის შეკუმშვადი.
მყარში - მოლეკულები განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით (კრისტალური გისოსებით), არ ხდება მოლეკულების მოძრაობა. შეკუმშვა არ დაეცემა. - მატერიის სტრუქტურა და ქიმიის დასაწყისი:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
(რეგისტრაციისა და SMS შეტყობინებების გარეშე, მოსახერხებელი ტექსტური ფორმატით: შეგიძლიათ გამოიყენოთ Ctrl+C) - არავითარ შემთხვევაში არ შეიძლება დაეთანხმოთ, რომ მყარ მდგომარეობაში მოლეკულები არ მოძრაობენ.
მოლეკულების მოძრაობა გაზებში
აირებში, მოლეკულებსა და ატომებს შორის მანძილი, როგორც წესი, ბევრად აღემატება მოლეკულების ზომას და მიზიდულობის ძალები ძალიან მცირეა. ამიტომ გაზებს არ აქვთ საკუთარი ფორმა და მუდმივი მოცულობა. აირები ადვილად შეკუმშულია, რადგან დიდ დისტანციებზე საგრებელი ძალებიც მცირეა. გაზებს აქვთ განუსაზღვრელი ვადით გაფართოების თვისება, ავსებენ მათთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას. გაზის მოლეკულები მოძრაობენ ძალიან დიდი სიჩქარით, ეჯახებიან ერთმანეთს, ეხებიან ერთმანეთს სხვადასხვა მიმართულებით. ჭურჭლის კედლებზე მოლეკულების მრავალი ზემოქმედება ქმნის გაზის წნევას.
მოლეკულების მოძრაობა სითხეებში
სითხეებში მოლეკულები არა მხოლოდ წონასწორობის პოზიციის ირგვლივ მოძრაობენ, არამედ გადახტებიან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე. ეს ნახტომები პერიოდულად ხდება. ასეთ ნახტომებს შორის დროის ინტერვალს ეწოდება დასახლებული ცხოვრების საშუალო დრო (ან საშუალო დასვენების დრო) და აღინიშნება ასოთი?. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დასვენების დრო არის რხევის დრო ერთი კონკრეტული წონასწორობის პოზიციის გარშემო. ოთახის ტემპერატურაზე ეს დრო საშუალოდ 10–11 წმ-ია. ერთი რხევის დროა 10-1210-13 წმ.
დასახლებული სიცოცხლის დრო ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება. სითხის მოლეკულებს შორის მანძილი უფრო მცირეა, ვიდრე მოლეკულების ზომა, ნაწილაკები ერთმანეთთან ახლოსაა, ხოლო მოლეკულათაშორისი მიზიდულობა დიდია. თუმცა, თხევადი მოლეკულების განლაგება არ არის მკაცრად მოწესრიგებული მთელ მოცულობაში.
სითხეები, ისევე როგორც მყარი, ინარჩუნებენ მოცულობას, მაგრამ არ აქვთ საკუთარი ფორმა. აქედან გამომდინარე, ისინი იღებენ ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ისინი მდებარეობს. სითხეს აქვს სითხის თვისება. ამ თვისების გამო, სითხე არ უძლებს ფორმის ცვლილებას, ის მცირედ იკუმშება და მისი ფიზიკური თვისებები სითხის შიგნით ყველა მიმართულებით ერთნაირია (სითხეების იზოტროპია). სითხეებში მოლეკულური მოძრაობის ბუნება პირველად საბჭოთა ფიზიკოსმა იაკოვ ილიჩ ფრენკელმა (1894-1952) დაადგინა.
მოლეკულების მოძრაობა მყარ სხეულებში
მყარი სხეულის მოლეკულები და ატომები განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით და ქმნიან კრისტალურ გისოსს. ასეთ მყარ ნივთიერებებს კრისტალური ეწოდება. ატომები მერყეობენ წონასწორობის პოზიციის გარშემო და მათ შორის მიზიდულობა ძალიან ძლიერია. ამიტომ, მყარი სხეულები ნორმალურ პირობებში ინარჩუნებენ მოცულობას და აქვთ საკუთარი ფორმა.
- აირისებურად გადაადგილება შემთხვევით, გაჭრა
სითხეში-მოძრავი ერთმანეთის თანმიმდევრობით
მყარი - არ გადაადგილება.
თემა: მატერიის სამი მდგომარეობა
I ვარიანტი
ᲛᲔ.როგორ განლაგებულია მოლეკულები მყარ სხეულებში და როგორ მოძრაობენ ისინი?
მოლეკულები განლაგებულია თავად მოლეკულების ზომებზე მცირე მანძილზე და თავისუფლად მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე (მოლეკულების ზომასთან შედარებით) და მოძრაობენ შემთხვევით. მოლეკულები განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით და ვიბრირებენ გარკვეული წონასწორობის პოზიციების გარშემო.
II.ჩამოთვლილი თვისებებიდან რომელი ეკუთვნის გაზებს?
აქვს გარკვეული მოცულობა დაიკავოს მთლიანი ჭურჭლის მოცულობა მიიღეთ ჭურჭლის ფორმა ოდნავ შეკუმშული ადვილად შეკუმშვა
III.შეიცვლება თუ არა გაზის მოცულობა, თუ ის ამოტუმბავს ტევადობის ჭურჭელს1 ლიტრი2 ლიტრიან კონტეინერში?
IV.მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე (მოლეკულების ზომასთან მიმართებაში), სუსტად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და მოძრაობენ შემთხვევით. რა არის ეს სხეული?
გაზის მყარი სითხე ასეთი სხეული არ არის
ვ.როგორია ფოლადის მდგომარეობა?
მხოლოდ მყარ მდგომარეობაში მხოლოდ თხევად მდგომარეობაში მხოლოდ აირის მდგომარეობაში სამივე მდგომარეობაში
თემა: მატერიის სამი მდგომარეობა
II ვარიანტი
ᲛᲔ.როგორ არის მოწყობილი სითხეების მოლეკულები და როგორ მოძრაობენ ისინი?
მოლეკულები განლაგებულია დისტანციებზე, რომლებიც შეესაბამება თავად მოლეკულების ზომას და თავისუფლად მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე (მოლეკულების ზომასთან შედარებით) და მოძრაობენ შემთხვევით. მოლეკულები განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით და ვიბრირებენ გარკვეული წონასწორობის პოზიციების გარშემო.
II.ჩამოთვლილი თვისებებიდან რომელი ეკუთვნის გაზებს?
იკავებს მათთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას ძნელია შეკუმშვა აქვს კრისტალური სტრუქტურა მარტივი შეკუმშვა არ აქვს საკუთარი ფორმა
III.ჭიქა შეიცავს 100 სმ3 წყალს. მას ასხამენ 200 სმ3 ტევადობის ჭიქაში. შეიცვლება თუ არა წყლის მოცულობა?
IV.მოლეკულები მჭიდროდ არის შეფუთული, ძლიერად იზიდავს ერთმანეთს, თითოეული მოლეკულა ირხევა გარკვეული პოზიციის გარშემო. რა არის ეს სხეული?
აირის თხევადი მყარი სხეული ასეთი სხეულები არ არსებობს
ვ.რა მდგომარეობაში შეიძლება იყოს წყალი?
მხოლოდ თხევად მდგომარეობაში მხოლოდ აირის მდგომარეობაში მხოლოდ მყარ მდგომარეობაში სამივე მდგომარეობაში
თემა: მატერიის სამი მდგომარეობა
III ვარიანტი
ᲛᲔ.როგორ არის მოწყობილი გაზის მოლეკულები და როგორ მოძრაობენ ისინი?
მოლეკულები განლაგებულია თავად მოლეკულების ზომაზე მცირე მანძილზე და თავისუფლად მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. მოლეკულები განლაგებულია თავად მოლეკულების ზომაზე მრავალჯერ აღემატება მანძილზე და მოძრაობენ შემთხვევით. მოლეკულები განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით და ვიბრირებენ გარკვეული პოზიციების გარშემო.
II.ჩამოთვლილი თვისებებიდან რომელი მიეკუთვნება მყარ სხეულებს?
ფორმის შეცვლა ძნელია იკავებს მათთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას მუდმივი ფორმის შენარჩუნება ფორმის ადვილად შეცვლა რთული შეკუმშვა
III.შეიცვლება თუ არა გაზის მოცულობა 20 ლიტრი ტევადობის ბალონიდან .40 ლიტრი მოცულობის ბალონში ამოტუმბვის შემთხვევაში?
2-ჯერ გაზრდა 2-ჯერ შემცირება არ იცვლება
IV.არსებობს თუ არა ისეთი ნივთიერება, რომელშიც მოლეკულები განლაგებულია დიდ მანძილზე, ძლიერად იზიდავს ერთმანეთს და ირხევა გარკვეული პოზიციების გარშემო?
გაზის თხევადი მყარი ასეთი ნივთიერება არ არსებობს
ვ.როგორია ვერცხლისწყლის მდგომარეობა?
მხოლოდ თხევადში მხოლოდ მყარში მხოლოდ აირისებრი სამივე მდგომარეობაში
თემა: მატერიის სამი მდგომარეობა
IV ვარიანტი
ᲛᲔ.ქვემოთ მოცემულია მოლეკულების ქცევა მყარ, თხევად და აირისებრ სხეულებში. რა არის საერთო სითხეებისა და გაზებისთვის?
ის ფაქტი, რომ მოლეკულები განლაგებულია თავად მოლეკულების ზომაზე მცირე მანძილზე და თავისუფლად მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, რომ მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე და მოძრაობენ შემთხვევით, რომ მოლეკულები შემთხვევით მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, რომ მოლეკულები არიან განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით და რხევა გარკვეულ პოზიციებთან ახლოს
II.ჩამოთვლილი თვისებებიდან რომელი მიეკუთვნება მყარ სხეულებს?
აქვს გარკვეული მოცულობა დაიკავოს მთლიანი ჭურჭლის მოცულობა მიიღეთ ჭურჭლის ფორმა ოდნავ შეკუმშული ადვილად შეკუმშვა
III.ბოთლი შეიცავს 0,5 ლიტრ წყალს. მას ასხამენ 1 ლიტრი მოცულობის კოლბაში. შეიცვლება თუ არა წყლის მოცულობა?
გაზრდა შემცირება არანაირი ცვლილება
IV.მოლეკულები განლაგებულია ისე, რომ მათ შორის მანძილი ნაკლებია თავად მოლეკულების ზომაზე. ისინი ძლიერად იზიდავენ ერთმანეთს და გადაადგილდებიან ადგილიდან ადგილზე. რა არის ეს სხეული?
გაზის თხევადი მყარი
ვ.რა მდგომარეობაში შეიძლება იყოს ალკოჰოლი?
მხოლოდ მყარ მდგომარეობაში მხოლოდ თხევად მდგომარეობაში მხოლოდ აირის მდგომარეობაში სამივე მდგომარეობაში
პასუხები ტესტებზე
I ვარიანტი II - 2, 5 | II ვარიანტი II - 1, 4, 5 | III ვარიანტი II - 1, 3, 5 | IV ვარიანტი II - 1, 4 |
მყარი სხეულის მოლეკულები და ატომები განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობითა და ფორმით ბროლის გისოსი. ასეთ მყარ ნივთიერებებს კრისტალური ეწოდება. ატომები მერყეობენ წონასწორობის პოზიციის გარშემო და მათ შორის მიზიდულობა ძალიან ძლიერია. ამიტომ, მყარი სხეულები ნორმალურ პირობებში ინარჩუნებენ მოცულობას და აქვთ საკუთარი ფორმა.
თერმული წონასწორობა არის თერმოდინამიკური სისტემების მდგომარეობა, რომელშიც ის სპონტანურად გადადის საკმარისად ხანგრძლივი დროის შემდეგ გარემოსგან იზოლაციის პირობებში.
ტემპერატურა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მაკროსკოპული სისტემის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკურ ენერგიას თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში. წონასწორობის მდგომარეობაში ტემპერატურას აქვს იგივე მნიშვნელობა სისტემის ყველა მაკროსკოპული ნაწილისთვის.
გრადუსი ცელსიუსით(სიმბოლო: °C) არის ტემპერატურის საერთო ერთეული, რომელიც გამოიყენება ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) კელვინთან ერთად.
ვერცხლისწყლის სამედიცინო თერმომეტრი
მექანიკური თერმომეტრი
ცელსიუსის გრადუსს დაარქვეს შვედი მეცნიერის ანდერს ცელსიუსის პატივსაცემად, რომელმაც 1742 წელს შემოგვთავაზა ტემპერატურის საზომი ახალი სკალა. ცელსიუსის შკალაზე ნული იყო ყინულის დნობის წერტილი, ხოლო 100° იყო წყლის დუღილის წერტილი სტანდარტული ატმოსფერული წნევის დროს. (თავდაპირველად, ცელსიუსმა ყინულის დნობის ტემპერატურა 100 °, ხოლო წყლის დუღილის ტემპერატურა 0 °-მდე მიიღო. და მხოლოდ მოგვიანებით მისმა თანამედროვემა კარლ ლინემმა „გადააბრუნა“ ეს მასშტაბი). ეს მასშტაბი წრფივია 0-100° დიაპაზონში და ასევე გრძელდება წრფივად რეგიონში 0°-ზე და 100°-ზე ზემოთ. წრფივობა არის მთავარი პრობლემა ზუსტი ტემპერატურის გაზომვისას. საკმარისია აღვნიშნო, რომ წყლით სავსე კლასიკური თერმომეტრი არ შეიძლება აღინიშნოს 4 გრადუს ცელსიუსზე დაბალ ტემპერატურაზე, რადგან ამ დიაპაზონში წყალი კვლავ იწყებს გაფართოებას.
ცელსიუსის ხარისხის თავდაპირველი განმარტება დამოკიდებული იყო სტანდარტული ატმოსფერული წნევის განსაზღვრაზე, რადგან წყლის დუღილის წერტილი და ყინულის დნობის წერტილი დამოკიდებულია წნევაზე. ეს არ არის ძალიან მოსახერხებელი საზომი ერთეულის სტანდარტიზებისთვის. ამიტომ, კელვინის K-ის, როგორც ტემპერატურის ძირითადი ერთეულის მიღების შემდეგ, გადაიხედა ცელსიუსის ხარისხის განსაზღვრება.
თანამედროვე განმარტებით, გრადუსი ცელსიუსი უდრის ერთ კელვინ K-ს, ხოლო ცელსიუსის სკალის ნული დაყენებულია ისე, რომ წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურა იყოს 0,01 °C. შედეგად, ცელსიუსის და კელვინის მასშტაბები გადაინაცვლებს 273,15-ით:
26)იდეალური გაზი- აირის მათემატიკური მოდელი, რომელშიც ვარაუდობენ, რომ მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია შეიძლება უგულებელვყოთ მათ კინეტიკურ ენერგიასთან შედარებით. მიზიდულობის ან მოგერიების ძალები არ მოქმედებს მოლეკულებს შორის, ნაწილაკების შეჯახება მათ შორის და ჭურჭლის კედლებთან აბსოლუტურად ელასტიურია და მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების დრო უმნიშვნელოდ მცირეა შეჯახებებს შორის საშუალო დროსთან შედარებით.
სად კარის ბოლცმანის მუდმივა (უნივერსალური აირის მუდმივის თანაფარდობა რავოგადროს რიცხვამდე ნ ა), მე- მოლეკულების თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა (იდეალური გაზების უმეტეს პრობლემაში, სადაც მოლეკულები მიჩნეულია მცირე რადიუსის სფეროებად, რომელთა ფიზიკური ანალოგი შეიძლება იყოს ინერტული აირები) და თარის აბსოლუტური ტემპერატურა.
MKT-ის ძირითადი განტოლება აკავშირებს გაზის სისტემის მაკროსკოპულ პარამეტრებს (წნევა, მოცულობა, ტემპერატურა) მიკროსკოპულ პარამეტრებთან (მოლეკულური მასა, მათი მოძრაობის საშუალო სიჩქარე).
რუსეთის სახელმწიფო ინოვაციების უნივერსიტეტი
ტექნოლოგია და მეწარმეობა
პენზას ფილიალი
საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა კათედრა
აბსტრაქტული
დისციპლინაში "თანამედროვე ბუნებისმეტყველების ცნებები"
თემა: "მოდელური იდეები სითხეების, გაზების და კრისტალების სტრუქტურის შესახებ"
დაასრულა: სტუდენტი გრ. 10E1 ა.ანტოშკინა
შეამოწმა: ასოცირებული პროფესორი გ.ვ.სუროვიცკაია
პენზა 2010 წ
შინაარსი
შესავალი
Თავი 1
1.1 სითხის ცნება
1.3 თხევადი თვისებები
თავი 2. გაზი
2.1 გაზის ცნება
2.2 მოლეკულის მოძრაობა
2.3 გაზის თვისებები
თავი 3
3.1 კრისტალების ცნება
3.2.ბროლის გისოსების ტიპები
3.3. კრისტალების თვისებები, ფორმა და სინგონია
დასკვნა
ბიბლიოგრაფია
შესავალი
იმ შეგრძნებების მიხედვით, რომლებსაც სხვადასხვა ნივთიერებები (ნივთიერებების სხეულები) იწვევენ ადამიანის გრძნობებში, ყველა მათგანი შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ჯგუფად: აირისებრი, თხევადი და კრისტალური (მყარი).
გაზებს არ აქვთ საკუთარი ზედაპირი და საკუთარი მოცულობა. ისინი მთლიანად იკავებენ გემს, რომელშიც ისინი არიან განლაგებული. გაზებს აქვთ შეუზღუდავი გაფართოების უნარი ტემპერატურის მატებასთან და წნევის შემცირებით. აირებში მოლეკულებს შორის მანძილი ბევრჯერ აღემატება თავად მოლეკულების ზომებს და მათ შორის ურთიერთქმედება, ე.წ. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება, სუსტია და აირში მოლეკულები მოძრაობენ თითქმის ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. ნაწილაკების განლაგება გაზში თითქმის სრულიად შემთხვევითია (ქაოტური).
კრისტალებს, ისევე როგორც ყველა მყარ სხეულს, აქვთ ზედაპირი, რომელიც აშორებს მათ სხვა მყარისაგან და მისი შესაბამისი მოცულობა, რომელიც არ იცვლება (უფრო ზუსტად, ძალიან მცირედ იცვლება) გრავიტაციულ ველში. ნაწილაკებს შორის მანძილი კრისტალებში გაცილებით მცირეა, ვიდრე აირებში, ხოლო ინტერმოლეკულური ან ინტერატომური (თუ კრისტალი აგებულია ერთი ელემენტის ატომებისგან) ურთიერთქმედება ბევრად უფრო ძლიერია, ვიდრე აირებსა და სითხეებში. ნაწილაკები კრისტალში ნაწილდება საკმაოდ მკაცრი რეგულარული თანმიმდევრობით, ქმნიან ბროლის გისოსს. ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ბროლის გისოსს, შედარებით მყარად ფიქსირდება თავის ადგილებზე. კრისტალების გამორჩეული თვისება ის არის, რომ მათი თვისებები არ არის იგივე სხვადასხვა მიმართულებით. ამ მოვლენას საკუთრების ანიზოტროპია ეწოდება.
სითხეები აერთიანებს აირისებრი და კრისტალური მდგომარეობების ბევრ თვისებას. მათ აქვთ ზედაპირი და მოცულობა, რომლებზედაც გავლენას ახდენს სითხის მქონე გემის პოზიციის ცვლილებები გრავიტაციულ ველში. სითხე გრავიტაციულ ველში იკავებს ჭურჭლის ქვედა ნაწილს, რომელშიც ის მდებარეობს. თხევადი ნივთიერების მოლეკულები ურთიერთდაკავშირებულია ბევრად უფრო ძლიერი ინტერმოლეკულური ძალებით, ვიდრე გაზში. თხევად ნივთიერებებში ნაწილაკების განლაგების წესრიგი ასევე გაცილებით მაღალია, ვიდრე აირებში. ზოგიერთ სითხეში, მაგალითად წყალში, ზოგიერთ ძალიან მცირე მოცულობას აქვს კრისტალების წესრიგთან ახლოს.
მოხსენებაში შევეცადე გამომეჩინა მატერიის თითოეული მდგომარეობის არსი: თხევადი, აირისებრი და კრისტალური. მან აღწერა ნივთიერებების თვისებები, მოლეკულების განლაგება და ბროლის გისოსები. ახლა მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ თითოეულ ნივთიერებას, რომელიც წარმოადგენს მას, როგორც მოდელს.
Თავი 1
1.1 სითხის ცნება
თითოეულ ჩვენგანს შეუძლია ადვილად გაიხსენოს მრავალი ნივთიერება, რომელსაც ის სითხეებად თვლის. თუმცა, არც ისე ადვილია მატერიის ამ მდგომარეობის ზუსტი განმარტების მიცემა. სითხე იკავებს შუალედურ ადგილს კრისტალურ მყარს შორის, რომელსაც ახასიათებს მისი შემადგენელი ნაწილაკების (იონები, ატომები, მოლეკულები) განლაგების სრული წესრიგი და გაზს, რომლის მოლეკულები ქაოტურ (შემთხვევით) მდგომარეობაშია. ) მოძრაობა.
თხევადი სხეულების ფორმა შეიძლება მთლიანად ან ნაწილობრივ განისაზღვროს იმით, რომ მათი ზედაპირი ელასტიური მემბრანის მსგავსად იქცევა. ასე რომ, წყალი შეიძლება შეგროვდეს წვეთებით. მაგრამ სითხეს შეუძლია მიედინოს თუნდაც მისი უძრავი ზედაპირის ქვეშ და ეს ასევე ნიშნავს, რომ ფორმა (თხევადი სხეულის შიდა ნაწილების) არ არის დაცული.
სითხის მოლეკულებს არ აქვთ გარკვეული პოზიცია, მაგრამ ამავე დროს, მათ არ აქვთ გადაადგილების სრული თავისუფლება. მათ შორის არის მიზიდულობა, საკმარისად ძლიერი, რომ ახლოს იყოს. თხევად მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება არსებობს გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში, რომლის ქვემოთ ის გადადის მყარ მდგომარეობაში (ხდება კრისტალიზაცია ან გადაქცევა მყარ ამორფულ მდგომარეობაში - მინა), ზემოთ - აირისებრ მდგომარეობაში (ხდება აორთქლება). ამ ინტერვალის საზღვრები დამოკიდებულია წნევაზე.როგორც წესი, თხევად მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას აქვს მხოლოდ ერთი მოდიფიკაცია. (ყველაზე მნიშვნელოვანი გამონაკლისი არის კვანტური სითხეები და თხევადი კრისტალები.) ამიტომ, უმეტეს შემთხვევაში, სითხე არის არა მხოლოდ აგრეგაციის მდგომარეობა, არამედ თერმოდინამიკური ფაზა (თხევადი ფაზა). ყველა სითხე ჩვეულებრივ იყოფა სუფთა სითხეებად და ნარევებად. სითხეების ზოგიერთ ნარევს სიცოცხლისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს: სისხლი, ზღვის წყალი და ა.შ. სითხეებს შეუძლიათ გამხსნელების როლი იმოქმედონ.
1.2. მოლეკულების განლაგება სითხეში
თხევად მდგომარეობაში ნივთიერების მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთთან თითქმის ახლოს. მყარი კრისტალური სხეულებისგან განსხვავებით, რომლებშიც მოლეკულები ქმნიან მოწესრიგებულ სტრუქტურებს კრისტალის მოცულობის მანძილზე და შეუძლიათ თერმული ვიბრაციების შესრულება ფიქსირებული ცენტრების გარშემო, თხევადი მოლეკულებს უფრო მეტი თავისუფლება აქვთ. სითხის თითოეული მოლეკულა, ისევე როგორც მყარ სხეულში, მეზობელი მოლეკულებით ყველა მხრიდან „დაჭერილია“ და ახორციელებს თერმულ ვიბრაციებს გარკვეული წონასწორული პოზიციის გარშემო. თუმცა, დროდადრო ნებისმიერ მოლეკულას შეუძლია გადავიდეს ახლომდებარე ვაკანსიაზე. სითხეებში ასეთი ნახტომები საკმაოდ ხშირად ხდება; ამიტომ, მოლეკულები არ არის მიბმული გარკვეულ ცენტრებთან, როგორც კრისტალებში, და შეუძლიათ გადაადგილება სითხის მთელ მოცულობაში. ეს ხსნის სითხეების სითხეს. მჭიდროდ განლაგებულ მოლეკულებს შორის ძლიერი ურთიერთქმედების გამო, მათ შეუძლიათ შექმნან ადგილობრივი (არასტაბილური) მოწესრიგებული ჯგუფები, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე მოლეკულას. ამ ფენომენს მოკლე დიაპაზონის წესრიგს უწოდებენ (ნახ. 1).
ნახ.1. თხევადი მოლეკულების მოკლე დიაპაზონის და კრისტალური ნივთიერების მოლეკულების შორ მანძილზე რიგის მაგალითი: 1.1 - წყალი; 1. - ყინული.
ბრინჯი. 2. წყლის ორთქლი (1) და წყალი (2). წყლის მოლეკულები გადიდებულია დაახლოებით 5 x 107-ჯერ.
სურათი 2 ასახავს განსხვავებას აირისებრ ნივთიერებასა და სითხეს შორის წყლის, როგორც მაგალითის გამოყენებით. H2O წყლის მოლეკულა შედგება ერთი ჟანგბადის ატომისა და ორი წყალბადის ატომისგან, რომლებიც მდებარეობს 104° კუთხით. ორთქლის მოლეკულებს შორის საშუალო მანძილი ათჯერ აღემატება წყლის მოლეკულებს შორის საშუალო მანძილს. 1-ლი სურათისგან განსხვავებით, სადაც წყლის მოლეკულები ნაჩვენებია ბურთულების სახით, ნახაზი 2 იძლევა წარმოდგენას წყლის მოლეკულის სტრუქტურის შესახებ. მოლეკულების მკვრივი შეფუთვის გამო, სითხეების შეკუმშვა, ანუ მოცულობის ცვლილება წნევის ცვლილებით ძალიან მცირეა; ის ათობით და ასობით ათასი ჯერ ნაკლებია, ვიდრე გაზებში.
1.3 თხევადი თვისებები
სითხე. სითხე სითხეების მთავარი თვისებაა. თუ წონასწორობაში მყოფი სითხის მონაკვეთზე გარე ძალა ვრცელდება, მაშინ სითხის ნაწილაკების ნაკადი ხდება იმ მიმართულებით, რომლითაც ეს ძალა გამოიყენება: სითხე მიედინება. ამრიგად, გაუწონასწორებელი გარე ძალების მოქმედებით, სითხე არ ინარჩუნებს ნაწილების ფორმას და შედარებით განლაგებას და, შესაბამისად, იღებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ის მდებარეობს. პლასტმასის მყარისგან განსხვავებით, სითხეს არ გააჩნია გამტარუნარიანობა: საკმარისია თვითნებურად მცირე გარეგანი ძალის გამოყენება სითხის გადინების მიზნით.
მოცულობის შენარჩუნება. სითხის ერთ-ერთი დამახასიათებელი თვისება ის არის, რომ მას აქვს გარკვეული მოცულობა (მუდმივი გარე პირობებში). სითხის მექანიკურად შეკუმშვა ძალიან რთულია, რადგან გაზისგან განსხვავებით, მოლეკულებს შორის ძალიან მცირე თავისუფალი სივრცეა. ჭურჭელში ჩასმული სითხეზე წარმოქმნილი წნევა გადაეცემა ამ სითხის მოცულობის თითოეულ წერტილს ცვლილების გარეშე (პასკალის კანონი მოქმედებს გაზებზეც). ეს ფუნქცია, ძალიან დაბალ შეკუმშვასთან ერთად, გამოიყენება ჰიდრავლიკურ მანქანებში. სითხეები, როგორც წესი, მატულობს მოცულობაში (ფართოვდება) გაცხელებისას და მცირდება მოცულობაში (კონტრაქტი) გაციებისას. თუმცა, არის გამონაკლისები, მაგალითად, წყლის კომპრესები გაცხელებისას, ნორმალურ წნევაზე და ტემპერატურაზე 0 °C-დან დაახლოებით 4 °C-მდე.
სიბლანტე. გარდა ამისა, სითხეებს (გაზების მსგავსად) ახასიათებთ სიბლანტე. იგი განისაზღვრება, როგორც უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს ერთი ნაწილის მოძრაობას მეორესთან მიმართებაში - ანუ როგორც შიდა ხახუნის. როდესაც სითხის მიმდებარე ფენები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, გარდაუვალია მოლეკულების შეჯახება გარდა ამისა, თერმული მოძრაობის გამო. არის ძალები, რომლებიც ანელებენ მოწესრიგებულ მოძრაობას. ამავდროულად, მოწესრიგებული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია იქცევა თერმულ ენერგიად - მოლეკულების ქაოტური მოძრაობის ენერგიად. ჭურჭელში მყოფი სითხე, რომელიც მოძრაობაშია და თავისთვის დარჩა, თანდათან ჩერდება, მაგრამ მისი ტემპერატურა მოიმატებს.
თავისუფალი ზედაპირის ფორმირება და ზედაპირული დაჭიმულობა. მოცულობის შენარჩუნების გამო, სითხეს შეუძლია შექმნას თავისუფალი ზედაპირი. ასეთი ზედაპირი არის მოცემული ნივთიერების ფაზის ინტერფეისი: ერთ მხარეს არის თხევადი ფაზა, მეორეზე - აირისებრი (ორთქლი) და შესაძლოა სხვა აირები, როგორიცაა ჰაერი. თუ ერთი და იმავე ნივთიერების თხევადი და აირისებრი ფაზები კონტაქტშია, წარმოიქმნება ძალები, რომლებიც ამცირებენ ინტერფეისის ფართობს - ზედაპირული დაძაბულობის ძალები. ინტერფეისი იქცევა როგორც ელასტიური მემბრანა, რომელიც მიდრეკილია შეკუმშვისკენ. ზედაპირული დაძაბულობა აიხსნება თხევადი მოლეკულებს შორის მიზიდულობით. თითოეული მოლეკულა იზიდავს სხვა მოლეკულებს, ცდილობს მათთან ერთად „გარს შემოიხვიოს“ და, შესაბამისად, დატოვოს ზედაპირი. შესაბამისად, ზედაპირი მცირდება. ამიტომ, დუღილის დროს საპნის ბუშტები და ბუშტები სფერულ ფორმას იძენს: მოცემული მოცულობისთვის ბურთულას მინიმალური ზედაპირი აქვს. თუ სითხეზე მოქმედებს მხოლოდ ზედაპირული დაძაბულობის ძალები, ის აუცილებლად მიიღებს სფერულ ფორმას - მაგალითად, წყლის წვეთები უწონადობაში. სითხის სიმკვრივეზე მეტი სიმკვრივის მქონე პატარა ობიექტებს შეუძლიათ სითხის ზედაპირზე „ცურვა“, რადგან მიზიდულობის ძალა ნაკლებია იმ ძალაზე, რომელიც ხელს უშლის ზედაპირის ფართობის ზრდას. (იხილეთ ზედაპირული დაძაბულობა.)
აორთქლება და კონდენსაცია. აორთქლება არის ნივთიერების თანდათანობითი გადასვლა თხევადიდან აირისებრ ფაზაში (ორთქლზე). თერმული მოძრაობის დროს ზოგიერთი მოლეკულა ტოვებს სითხეს მის ზედაპირზე და გადაიქცევა ორთქლად. ამავდროულად, ზოგიერთი მოლეკულა ორთქლიდან სითხეში გადადის. თუ მეტი მოლეკულა ტოვებს სითხეს, ვიდრე შემოდის, მაშინ აორთქლება ხდება. კონდენსაცია არის საპირისპირო პროცესი, ნივთიერების გადასვლა აირისებრი მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში. ამ შემთხვევაში ორთქლიდან სითხეში მეტი მოლეკულა გადადის, ვიდრე სითხეში ორთქლში. აორთქლება და კონდენსაცია არის არაბალანსირებული პროცესები, ისინი წარმოიქმნება მანამ, სანამ ადგილობრივი წონასწორობა დამყარდება (თუ დამყარდება), და სითხე შეიძლება მთლიანად აორთქლდეს, ან მოვიდეს წონასწორობაში მის ორთქლთან, როდესაც იმდენი მოლეკულა ტოვებს სითხეს, რამდენსაც ბრუნდება.
ადუღება არის აორთქლების პროცესი სითხეში. საკმარისად მაღალ ტემპერატურაზე ორთქლის წნევა უფრო მაღალი ხდება ვიდრე წნევა სითხის შიგნით და იქ იწყება ორთქლის ბუშტების წარმოქმნა, რომლებიც (სიმძიმის პირობებში) ცურავს ზევით.
დატენიანება არის ზედაპირის ფენომენი, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც სითხე ორთქლის თანდასწრებით მყარ ზედაპირს ეკონტაქტება, ანუ სამი ფაზის ინტერფეისზე. დატენიანება ახასიათებს სითხის ზედაპირზე „დაწებებას“ და მასზე გავრცელებას (ან, პირიქით, მოგერიებას და არ გავრცელებას). არსებობს სამი შემთხვევა: დაუსველება, შეზღუდული დამსველება და სრული დასველება.
შერევა არის სითხეების ერთმანეთში დაშლის უნარი. შერევადი სითხეების მაგალითი: წყალი და ეთილის სპირტი, შეურევადი სითხეების მაგალითი: წყალი და თხევადი ზეთი.
დიფუზია. როდესაც ჭურჭელში ორი შერევადი სითხეა, თერმული მოძრაობის შედეგად, მოლეკულები იწყებენ თანდათანობით გავლას ინტერფეისში და ამგვარად სითხეები თანდათან ერევა. ამ ფენომენს ეწოდება დიფუზია (ის ასევე გვხვდება ნივთიერებებში აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებში).
გადახურება და ჰიპოთერმია. სითხე შეიძლება გაცხელდეს დუღილის წერტილზე მაღლა ისე, რომ დუღილი არ მოხდეს. ეს მოითხოვს ერთგვაროვან გათბობას, მოცულობის შიგნით მნიშვნელოვანი ტემპერატურის განსხვავებების გარეშე და მექანიკური ზემოქმედების გარეშე, როგორიცაა ვიბრაცია. თუ რამე გადააგდეს ზედმეტად გახურებულ სითხეში, ის მყისიერად ადუღდება. ზედმეტად გაცხელებული წყალი ადვილად ხვდება მიკროტალღურ ღუმელში. სუბგაციება - სითხის გაციება გაყინვის წერტილის ქვემოთ, აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში გადაქცევის გარეშე. როგორც სუპერგათბობა, ქვეგაგრილება მოითხოვს ვიბრაციის არარსებობას და ტემპერატურის მნიშვნელოვან რყევებს.
სხვა ფაზებთან თანაარსებობა. ფორმალურად რომ ვთქვათ, თხევადი ფაზის წონასწორობისთვის იმავე ნივთიერების სხვა ფაზებთან - აირისებრი ან კრისტალური - საჭიროა მკაცრად განსაზღვრული პირობები. ასე რომ, მოცემულ წნევაზე საჭიროა მკაცრად განსაზღვრული ტემპერატურა. მიუხედავად ამისა, ბუნებაში და ტექნოლოგიაში, ყველგან სითხე თანაარსებობს ორთქლთან, ან ასევე აგრეგაციის მყარ მდგომარეობასთან - მაგალითად, წყალი წყლის ორთქლით და ხშირად ყინულით (თუ ორთქლს განვიხილავთ, როგორც ცალკეულ ფაზას, რომელიც იმყოფება ჰაერთან ერთად). ეს გამოწვეულია შემდეგი მიზეზების გამო:
- არაწონასწორობის მდგომარეობა. სითხის აორთქლებას დრო სჭირდება, სანამ სითხე მთლიანად არ აორთქლდება, ის თანაარსებობს ორთქლთან ერთად. ბუნებაში წყალი მუდმივად აორთქლდება, ისევე როგორც საპირისპირო პროცესი - კონდენსაცია.
- დახურული მოცულობა. დახურულ ჭურჭელში არსებული სითხე იწყებს აორთქლებას, მაგრამ რადგან მოცულობა შეზღუდულია, ორთქლის წნევა მატულობს, ის გაჯერებულია სითხის სრულად აორთქლებამდეც კი, თუ მისი რაოდენობა საკმარისად დიდი იყო. როდესაც გაჯერების მდგომარეობა მიიღწევა, აორთქლებული სითხის რაოდენობა უდრის შედედებული სითხის რაოდენობას, სისტემა წონასწორობაში შედის. ამრიგად, შეზღუდულ მოცულობაში შეიძლება შეიქმნას სითხისა და ორთქლის წონასწორული თანაარსებობისთვის აუცილებელი პირობები.
- ატმოსფეროს არსებობა ხმელეთის გრავიტაციის პირობებში. სითხეზე (ჰაერი და ორთქლი) მოქმედებს ატმოსფერული წნევა, ხოლო ორთქლზე პრაქტიკულად მხოლოდ მისი ნაწილობრივი წნევა უნდა იყოს გათვალისწინებული. მაშასადამე, სითხე და ორთქლი მის ზედაპირზე მაღლა შეესაბამება ფაზის დიაგრამაზე განსხვავებულ წერტილებს, შესაბამისად თხევადი ფაზის არსებობის რეგიონში და აირის არსებობის რეგიონში. ეს არ გააუქმებს აორთქლებას, მაგრამ აორთქლებას დრო სჭირდება, რომლის დროსაც ორივე ფაზა თანაარსებობს. ამ მდგომარეობის გარეშე სითხეები ძალიან სწრაფად ადუღდება და აორთქლდება.
თავი 2. გაზი
2.1. გაზის კონცეფცია
გაზი არის ნივთიერების ერთ-ერთი საერთო მდგომარეობა, რომელშიც მისი შემადგენელი ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები) განლაგებულია ერთმანეთისგან მნიშვნელოვან მანძილზე და თავისუფალ მოძრაობაშია. თხევადი და მყარისგან განსხვავებით, სადაც მოლეკულები ახლოს არიან და ერთმანეთთან დაკავშირებულია მნიშვნელოვანი სიდიდის მიმზიდველი და ამაღელვებელი ძალებით, აირში მოლეკულების ურთიერთქმედება ვლინდება მხოლოდ მათი მიახლოების მოკლე მომენტებში (შეჯახება). ამ შემთხვევაში მკვეთრი ცვლილებაა შეჯახებული ნაწილაკების სიდიდისა და სიჩქარის მიმართულება.
სახელწოდება "გაზი" მომდინარეობს ბერძნული სიტყვიდან "haos" და შემოიღო ვან ჰელმონტმა XVII საუკუნის დასაწყისში; ის კარგად ასახავს ნაწილაკების მოძრაობის ნამდვილ ბუნებას გაზში, რომელიც ხასიათდება სრული არეულობა და ქაოსი. . მაგალითად, სითხეებისგან განსხვავებით, აირები არ ქმნიან თავისუფალ ზედაპირს და ერთნაირად ავსებენ მათთვის ხელმისაწვდომ მთელ მოცულობას. აირისებრი მდგომარეობა, თუ იონიზირებული აირები შედის, არის მატერიის ყველაზე გავრცელებული მდგომარეობა სამყაროში (პლანეტების ატმოსფეროები, ვარსკვლავები, ნისლეულები, ვარსკვლავთშორისი მატერია და ა.შ.).
2.2. მოლეკულის მოძრაობა
აირებში მოლეკულების მოძრაობა შემთხვევითია: მოლეკულების სიჩქარეს არ აქვს რაიმე სასურველი მიმართულება, მაგრამ ნაწილდება შემთხვევით ყველა მიმართულებით. მოლეკულების ერთმანეთთან შეჯახების გამო მათი სიჩქარე მუდმივად იცვლება როგორც მიმართულებით, ასევე აბსოლუტური მნიშვნელობით. აქედან გამომდინარე, მოლეკულების სიჩქარე შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან. აირში ნებისმიერ მომენტში არის მოლეკულები, რომლებიც მოძრაობენ ძალიან სწრაფად და მოლეკულები მოძრაობენ შედარებით ნელა. თუმცა, მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც მოძრაობენ ბევრად უფრო ნელა ან ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე სხვები, მცირეა. მოლეკულების უმეტესობა მოძრაობს სიჩქარით, რომელიც შედარებით მცირედ განსხვავდება ზოგიერთი საშუალო სიჩქარისგან, რაც დამოკიდებულია მოლეკულების ტიპზე და სხეულის ტემპერატურაზე. შემდეგში, როდესაც ვსაუბრობთ მოლეკულების სიჩქარეზე, ვიგულისხმებთ მათ საშუალო სიჩქარეს. მოლეკულების საშუალო სიჩქარის გაზომვისა და გამოთვლის საკითხს მოგვიანებით მივმართავთ. გაზის მოლეკულების მოძრაობის შესახებ ბევრ დისკუსიაში, საშუალო თავისუფალი ბილიკის კონცეფცია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. საშუალო თავისუფალი გზა არის მოლეკულების მიერ გავლილი საშუალო მანძილი ორ თანმიმდევრულ შეჯახებას შორის. როგორც გაზის სიმკვრივე მცირდება, საშუალო თავისუფალი გზა იზრდება. ატმოსფერული წნევისა და 0 ° C-ზე ჰაერის მოლეკულების საშუალო თავისუფალი გზა არის დაახლოებით 10-8-10-7 მ (ნახ. 371).
ბრინჯი. 371. ეს არის დაახლოებით ჰაერის მოლეკულის გზა ნორმალურ წნევაზე (მილიონჯერ გაიზარდა)
ძალიან იშვიათ აირებში (მაგალითად, ღრუ ელექტრო ნათურებში), საშუალო თავისუფალი გზა აღწევს რამდენიმე სანტიმეტრს და ათეულ სანტიმეტრსაც კი. აქ მოლეკულები გადაადგილდებიან კედლიდან კედელზე თითქმის შეჯახების გარეშე. მყარ სხეულებში მოლეკულები რხევა საშუალო პოზიციების გარშემო. სითხეებში მოლეკულები ასევე ირხევა მათი საშუალო პოზიციის გარშემო. თუმცა, დროდადრო თითოეული მოლეკულა ხტება ახალ შუა პოზიციაზე, წინა მოლეკულური მანძილის დაშორებით.
2.3. გაზის თვისებები
აირის მდგომარეობაში ნაწილაკების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ენერგია გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მათი კინეტიკური ენერგია: EMMB<< Екин.
მაშასადამე, გაზის მოლეკულები (ატომები) ერთად არ ჩერდებიან, მაგრამ თავისუფლად მოძრაობენ იმ მოცულობით, რომელიც ბევრად აღემატება თავად ნაწილაკების მოცულობას. მოლეკულათაშორისი ურთიერთქმედების ძალები ვლინდება მაშინ, როდესაც მოლეკულები უახლოვდებიან ერთმანეთს საკმარისად ახლო მანძილზე. სუსტი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება განსაზღვრავს გაზის დაბალ სიმკვრივეს, შეუზღუდავი გაფართოების სურვილს, ჭურჭლის კედლებზე ზეწოლის უნარს, რაც ხელს უშლის ამ სურვილს. გაზის მოლეკულები შემთხვევით ქაოტურ მოძრაობაში არიან და აირში არ არის წესრიგი მოლეკულების განლაგების მიმართ. გაზის მდგომარეობას ახასიათებს: ტემპერატურა - T, წნევა - p და მოცულობა - V. დაბალ წნევაზე და მაღალ ტემპერატურაზე ყველა ტიპიური აირი დაახლოებით ერთნაირად იქცევა. მაგრამ უკვე ჩვეულებრივ და, განსაკუთრებით, დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ წნევაზე, გაზების ინდივიდუალობა იწყება. გარეგანი წნევის მატება და ტემპერატურის დაქვეითება აახლოებს გაზის ნაწილაკებს, ასე რომ, ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება იწყებს უფრო მეტად გამოხატვას. ასეთი გაზებისთვის მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება აღარ გამოიყენება: ამის ნაცვლად, ვან დერ ვაალის განტოლება უნდა იქნას გამოყენებული:
სადაც a და b არის მუდმივი წევრები, შესაბამისად მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალების არსებობისა და მოლეკულების შინაგანი მოცულობის გათვალისწინებით.
გაზების შეკუმშვისას, როდესაც ხდება მათი სიმკვრივის მნიშვნელოვანი მატება, IMF ძალები უფრო და უფრო შესამჩნევი ხდება, რაც იწვევს პირობების შექმნას მოლეკულებისგან სხვადასხვა ასოციაციების ფორმირებისთვის. ასოცირებული მოლეკულების შედარებით არასტაბილური ჯგუფებია. MMW კომპონენტების ბუნებიდან გამომდინარეობს, რომ ურთიერთქმედების უნივერსალური ძალები იზრდება ატომების ზომის მატებასთან ერთად, მკვეთრად იზრდება პოლარიზება, შესაბამისად, რაც უფრო მძიმეა ნივთიერების იგივე ტიპის ნაწილაკები (ატომები ან მოლეკულები), როგორც წესი, უფრო მაღალია მათი ასოცირების ხარისხი მოცემულ ტემპერატურაზე, რაც უფრო დაბალია ასეთი ნივთიერება გადადის გაზიდან თხევადში.
თავი 3
3.1 კრისტალების ცნება
კრისტალების სამყარო არის სამყარო არანაკლებ ლამაზი, მრავალფეროვანი, განვითარებადი, ხშირად არანაკლებ იდუმალი, ვიდრე ველური ბუნების სამყარო. კრისტალების მნიშვნელობა გეოლოგიურ მეცნიერებებისთვის მდგომარეობს იმაში, რომ დედამიწის ქერქის აბსოლუტური უმრავლესობა კრისტალურ მდგომარეობაშია. გეოლოგიის ისეთი ფუნდამენტური ობიექტების კლასიფიკაციაში, როგორიცაა მინერალი და კლდე, კრისტალის კონცეფცია არის პირველადი, ელემენტარული, მსგავსია ატომის ელემენტების პერიოდულ სისტემაში ან მოლეკულის ნივთიერებების ქიმიურ კლასიფიკაციაში. ცნობილი მინერალოლოგის, პეტერბურგის სამთო ინსტიტუტის პროფესორის დ.პ. გრიგორიევი, "მინერალი არის კრისტალი". ნათელია, რომ მინერალებისა და ქანების თვისებები მჭიდრო კავშირშია კრისტალური მდგომარეობის ზოგად თვისებებთან.
სიტყვა "კრისტალი" ბერძნულია (??????????), მისი ორიგინალური მნიშვნელობა არის "ყინული". თუმცა, უკვე ძველ დროში, ეს ტერმინი გადაეცა სხვა ნივთიერებების გამჭვირვალე ბუნებრივ პოლიედრებს (კვარცი, კალციტი და ა. რუსულად, ამ სიტყვას ორი ფორმა აქვს: სინამდვილეში "კრისტალი", რაც ნიშნავს ბუნებრივად წარმოქმნილ მრავალწახნაგა სხეულს და "კრისტალი" - სპეციალური სახის მინა მაღალი რეფრაქციული ინდექსით, ასევე გამჭვირვალე უფერო კვარცი ("კლდის კრისტალი"). უმეტეს ევროპულ ენებში ერთი და იგივე სიტყვა გამოიყენება ორივე ამ კონცეფციისთვის (შეადარეთ ინგლისური "კრისტალ პალასი" - "კრისტალ პალასი" ლონდონში და "კრისტალ ზრდა" - საერთაშორისო ჟურნალი ბროლის ზრდის შესახებ).
კაცობრიობა კრისტალებს უძველეს დროში გაეცნო. ეს, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებულია მათ თვითგაჭრის უნართან, რომელიც ხშირად რეალიზდება ბუნებაში, ანუ სპონტანურად მიიღოს საოცრად სრულყოფილი პოლიედრების ფორმა. თანამედროვე ადამიანიც კი, რომელიც პირველად შეხვდა ბუნებრივ კრისტალებს, ყველაზე ხშირად არ სჯერა, რომ ეს პოლიედრები არ არის გამოცდილი ხელოსნის ნამუშევარი. კრისტალების ფორმას დიდი ხანია მიენიჭა მაგიური მნიშვნელობა, რასაც მოწმობს ზოგიერთი არქეოლოგიური აღმოჩენა. ცნობები „კრისტალზე“ (როგორც ჩანს, ბოლოს და ბოლოს, ჩვენ ვსაუბრობთ „კრისტალზე“) არაერთხელ გვხვდება ბიბლიაში (იხ. მაგალითად: იოანეს გამოცხადება, 21, 11; 32, 1 და ა.შ.). მათემატიკოსებს შორის არსებობს დასაბუთებული მოსაზრება, რომ ხუთი რეგულარული პოლიედრის პროტოტიპები (პლატონის მყარი) იყო ბუნებრივი კრისტალები. ბევრ არქიმედეს (ნახევრად რეგულარულ) პოლიედრებს ასევე აქვს ზუსტი ან ძალიან ახლო ანალოგი კრისტალების სამყაროში. და ანტიკურობის გამოყენებით ხელოვნებაში, ბროლის პოლიედრონებს ზოგჯერ მისაბაძი მაგალითიც იყენებდნენ და ისეთებიც კი, რომლებიც აშკარად არ განიხილებოდა იმდროინდელი მეცნიერების მიერ. მაგალითად, სახელმწიფო ერმიტაჟში არის მძივების სიმები, რომლის ფორმა მაღალი სიზუსტით ასახავს ულამაზესი ნახევრად ძვირფასი მინერალური გარნიტის კრისტალების დამახასიათებელ ფორმას. ეს მძივები დამზადებულია ოქროსგან (სავარაუდოდ, ჩვენი წელთაღრიცხვით I-V სს. ახლო აღმოსავლური ნამუშევარი). ამრიგად, კრისტალებს დიდი ხანია აქვთ შესამჩნევი გავლენა ადამიანის ინტერესების ძირითად სფეროებზე: ემოციურ (რელიგია, ხელოვნება), იდეოლოგიურ (რელიგია), ინტელექტუალურ (მეცნიერება, ხელოვნება).
3.2. ბროლის გისოსების ძირითადი ტიპები
მყარ სხეულებში ატომები სივრცეში შეიძლება განთავსდეს ორი გზით: 1) ატომების შემთხვევითი განლაგება, როდესაც ისინი არ იკავებენ გარკვეულ ადგილს ერთმანეთთან შედარებით. ასეთ სხეულებს ამორფულს უწოდებენ 2) ატომების მოწესრიგებულ განლაგებას, როდესაც ატომები იკავებენ საკმაოდ განსაზღვრულ ადგილებს სივრცეში, ასეთ ნივთიერებებს კრისტალური ეწოდება.
ატომები მერყეობენ მათი საშუალო პოზიციის მიმართ სიხშირით დაახლოებით 1013 ჰც. ამ რხევების ამპლიტუდა ტემპერატურის პროპორციულია. სივრცეში ატომების მოწესრიგებული განლაგების გამო, მათი ცენტრები შეიძლება ერთმანეთთან იყოს დაკავშირებული წარმოსახვითი სწორი ხაზებით. ასეთი გადამკვეთი ხაზების სიმრავლე წარმოადგენს სივრცულ გისოსს, რომელსაც ბროლის ბადე ეწოდება.
ატომების გარე ელექტრონული ორბიტები კონტაქტშია, ამიტომ ატომების შეფუთვის სიმკვრივე კრისტალურ გისოსებში ძალიან მაღალია. კრისტალური მყარი ნივთიერებები შედგება კრისტალური მარცვლებისგან - კრისტალიტებისაგან. მიმდებარე მარცვლებში, ბროლის გისოსები ბრუნავს ერთმანეთთან შედარებით გარკვეული კუთხით. კრისტალიტებში შეიმჩნევა მოკლე და შორი დისტანციის ორდერები. ეს ნიშნავს მოცემული ატომის მიმდებარე როგორც უახლოესი მეზობლების (მოკლე დიაპაზონის რიგი), ისე ატომების მოწესრიგებული განლაგებისა და სტაბილურობის არსებობას, რომლებიც მდებარეობს მისგან მარცვლის საზღვრებამდე (გრძელი დისტანციური რიგი).
ა) ბ)
ბრინჯი. 1.1. ატომების განლაგება კრისტალურ (ა) და ამორფულ (ბ) მატერიაში
დიფუზიის გამო, ცალკეულ ატომებს შეუძლიათ დატოვონ თავიანთი ადგილები კრისტალური მედის კვანძებში, თუმცა, ამ შემთხვევაში, მთლიანობაში კრისტალური სტრუქტურის მოწესრიგება არ ირღვევა.
ყველა ლითონი არის კრისტალური სხეული, რომელსაც აქვს გარკვეული ტიპის კრისტალური ბადე, რომელიც შედგება დაბალი მობილურობის დადებითად დამუხტული იონებისგან, რომელთა შორისაც მოძრაობენ თავისუფალი ელექტრონები (ე.წ. ელექტრონული გაზი). ამ ტიპის სტრუქტურას მეტალის ბმა ეწოდება. გისოსის ტიპი განისაზღვრება ელემენტარული გეომეტრიული სხეულის ფორმით, რომლის მრავალჯერადი გამეორება სამი სივრცული ღერძის გასწვრივ ქმნის მოცემული კრისტალური სხეულის გისოსს.
ა) ბ)
გ) დ)
ბრინჯი. 1.2. ლითონების კრისტალური გისოსების ძირითადი ტიპები:
ა) კუბური (1 ატომი უჯრედზე)
ბ) სხეულზე ორიენტირებული კუბური (bcc) (2 ატომი უჯრედზე)
და ა.შ.................
სითხე იკავებს შუალედურ ადგილს თვისებებში და სტრუქტურაში გაზებსა და მყარ კრისტალურ ნივთიერებებს შორის. აქედან გამომდინარე, მას აქვს როგორც აირისებრი, ასევე მყარი ნივთიერებების თვისებები. მოლეკულურ კინეტიკური თეორიაში, ნივთიერების სხვადასხვა აგრეგატული მდგომარეობა დაკავშირებულია მოლეკულების მოწესრიგების განსხვავებულ ხარისხთან. მყარი ნივთიერებებისთვის ე.წ შორ მანძილზე შეკვეთანაწილაკების განლაგებაში, ე.ი. მათი მოწესრიგებული მოწყობა, მეორდება დიდ დისტანციებზე. სითხეებში ე.წ მოკლე დიაპაზონის შეკვეთანაწილაკების განლაგებაში, ე.ი. მათი მოწესრიგებული განლაგება, რომელიც დისტანციებზე მეორდება, შედარებულია ატომთაშორისთან. კრისტალიზაციის ტემპერატურასთან მიახლოებულ ტემპერატურებზე თხევადი სტრუქტურა ახლოსაა მყართან. მაღალ ტემპერატურაზე, დუღილის წერტილთან ახლოს, სითხის სტრუქტურა შეესაბამება აირისებრ მდგომარეობას - თითქმის ყველა მოლეკულა მონაწილეობს ქაოტურ თერმულ მოძრაობაში.
სითხეებს, ისევე როგორც მყარი, აქვთ გარკვეული მოცულობა და გაზების მსგავსად, ისინი იღებენ იმ ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ისინი მდებარეობს. გაზის მოლეკულები პრაქტიკულად არ არის ერთმანეთთან დაკავშირებული ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალებით და ამ შემთხვევაში გაზის მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია ბევრად აღემატება საშუალო პოტენციურ ენერგიას მათ შორის მიზიდულობის ძალების გამო, ამიტომ გაზის მოლეკულები იფანტება სხვადასხვა მიმართულებით და გაზი იკავებს მისთვის მიწოდებულ მოცულობას. მყარ და თხევად სხეულებში მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები უკვე მნიშვნელოვანია და ინარჩუნებს მოლეკულებს ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე. ამ შემთხვევაში, მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია ნაკლებია საშუალო პოტენციურ ენერგიაზე ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების გამო და ეს არ არის საკმარისი მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალების დასაძლევად, ამიტომ მყარ და სითხეებს აქვთ გარკვეული მოცულობა. .
სითხეებში წნევა ძალიან მკვეთრად იზრდება ტემპერატურის მატებასთან და მოცულობის კლებასთან ერთად. სითხეების მოცულობითი გაფართოება გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ორთქლისა და აირების, ვინაიდან ძალები, რომლებიც აკავშირებენ მოლეკულებს სითხეში, უფრო მნიშვნელოვანია; იგივე შენიშვნა ეხება თერმული გაფართოებას.
სითხეების სითბოს სიმძლავრე ჩვეულებრივ იზრდება ტემპერატურასთან ერთად (თუმცა ოდნავ). C p / C V შეფარდება პრაქტიკულად ერთის ტოლია.
სითხის თეორია დღემდე არ არის სრულად განვითარებული. სითხის რთული თვისებების შესწავლაში რიგი პრობლემების შემუშავება ეკუთვნის Ya.I. ფრენკელი (1894–1952). მან ახსნა სითხეში თერმული მოძრაობა იმით, რომ თითოეული მოლეკულა გარკვეული დროით ირხევა გარკვეული წონასწორობის პოზიციის გარშემო, რის შემდეგაც იგი გადახტება ახალ პოზიციაზე, რომელიც არის საწყისიდან ატომთაშორისი მანძილის მანძილით. ამრიგად, სითხის მოლეკულები საკმაოდ ნელა მოძრაობენ სითხის მასაში. სითხის ტემპერატურის მატებასთან ერთად მკვეთრად იზრდება რხევითი მოძრაობის სიხშირე და იზრდება მოლეკულების მობილურობა.
ფრენკელის მოდელიდან გამომდინარე, შესაძლებელია ზოგიერთის ახსნა გამორჩეული მახასიათებლებისითხის თვისებები. ამრიგად, სითხეებს, თუნდაც კრიტიკულ ტემპერატურასთან ახლოს, აქვთ ბევრად მეტი სიბლანტევიდრე აირები, და სიბლანტე მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად (ვიდრე იზრდება, როგორც გაზებში). ეს აიხსნება იმპულსის გადაცემის პროცესის განსხვავებული ბუნებით: ის გადადის მოლეკულებით, რომლებიც გადახტებიან ერთი წონასწორული მდგომარეობიდან მეორეში და ეს ნახტომები გაცილებით ხშირი ხდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. დიფუზიასითხეებში ხდება მხოლოდ მოლეკულური ნახტომების გამო და ეს ხდება ბევრად უფრო ნელა, ვიდრე გაზებში. თბოგამტარობასითხეები განპირობებულია კინეტიკური ენერგიის გაცვლით ნაწილაკებს შორის, რომლებიც ირხევიან მათი წონასწორობის პოზიციებზე სხვადასხვა ამპლიტუდით; მოლეკულების მკვეთრი ნახტომი არ თამაშობს შესამჩნევ როლს. სითბოს გამტარობის მექანიზმი აირებში მისი მექანიზმის მსგავსია. სითხის დამახასიათებელი თვისებაა მისი ქონის უნარი თავისუფალი ზედაპირი(არ შემოიფარგლება მყარი კედლებით).
