Welcher Graph entspricht dem amorphen Zustand eines Festkörpers. Amorphe Körper - Hypermarkt des Wissens. Bericht zum Thema

Im Gegensatz zu kristallinen Festkörpern gibt es in einem amorphen Körper keine strenge Ordnung in der Anordnung der Teilchen.

Amorphe Festkörper können zwar ihre Form behalten, besitzen aber kein Kristallgitter. Eine gewisse Regelmäßigkeit wird nur für Moleküle und Atome beobachtet, die sich in der Nachbarschaft befinden. Diese Bestellung wird aufgerufen Kurzfristige Bestellung . Es wiederholt sich nicht in alle Richtungen und bleibt nicht über weite Strecken erhalten, wie in kristallinen Körpern.

Beispiele für amorphe Körper sind Glas, Bernstein, Kunstharze, Wachs, Paraffin, Plastilin usw.

Merkmale amorpher Körper

Atome in amorphen Körpern schwingen um zufällig angeordnete Punkte. Daher ähnelt die Struktur dieser Körper der Struktur von Flüssigkeiten. Aber die Teilchen in ihnen sind weniger mobil. Die Zeit ihrer Schwingung um die Gleichgewichtslage ist länger als in Flüssigkeiten. Auch Sprünge von Atomen zu einer anderen Position treten viel seltener auf.

Wie verhalten sich kristalline Feststoffe beim Erhitzen? Ab einem bestimmten Punkt fangen sie an zu schmelzen Schmelzpunkt. Und für einige Zeit sind sie gleichzeitig in festem und flüssigem Zustand, bis die gesamte Substanz geschmolzen ist.

Amorphe Körper haben keinen bestimmten Schmelzpunkt. . Beim Erhitzen schmelzen sie nicht, sondern werden allmählich weicher.

Legen Sie ein Stück Plastilin in die Nähe des Heizgeräts. Nach einer Weile wird es weich. Dies geschieht nicht sofort, sondern über einen bestimmten Zeitraum.

Da die Eigenschaften amorpher Körper denen von Flüssigkeiten ähneln, werden sie als unterkühlte Flüssigkeiten mit sehr hoher Viskosität (erstarrte Flüssigkeiten) bezeichnet. Unter normalen Bedingungen können sie nicht fließen. Beim Erhitzen treten jedoch häufiger Atomsprünge in ihnen auf, die Viskosität nimmt ab und amorphe Körper werden allmählich weicher. Je höher die Temperatur, desto niedriger die Viskosität und allmählich wird der amorphe Körper flüssig.

Gewöhnliches Glas ist ein fester amorpher Körper. Es wird durch Schmelzen von Siliziumoxid, Soda und Kalk gewonnen. Beim Erhitzen der Mischung auf etwa 1400 C erhält man eine flüssige glasartige Masse. Beim Abkühlen erstarrt flüssiges Glas nicht wie kristalline Körper, sondern bleibt eine Flüssigkeit, deren Viskosität zunimmt und die Fließfähigkeit abnimmt. Unter gewöhnlichen Bedingungen erscheint es uns als fester Körper. Tatsächlich ist es jedoch eine Flüssigkeit mit einer enormen Viskosität und Fließfähigkeit, die so klein ist, dass sie von den empfindlichsten Instrumenten kaum unterschieden werden kann.

Der amorphe Aggregatzustand ist instabil. Im Laufe der Zeit verwandelt es sich von einem amorphen Zustand allmählich in einen kristallinen. Dieser Vorgang läuft bei verschiedenen Stoffen unterschiedlich schnell ab. Wir sehen, wie Zuckerkristalle Kandiszucker bedecken. Dies nimmt nicht viel Zeit in Anspruch.

Und damit sich in gewöhnlichem Glas Kristalle bilden, muss viel Zeit vergehen. Während der Kristallisation verliert Glas seine Festigkeit, Transparenz, wird trüb und spröde.

Isotropie amorpher Körper

Bei kristallinen Festkörpern unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften in verschiedene Richtungen. Und in amorphen Körpern sind sie in allen Richtungen gleich. Dieses Phänomen heißt Isotropie .

Ein amorpher Körper leitet Elektrizität und Wärme in alle Richtungen gleichmäßig und bricht Licht gleichmäßig. Schall breitet sich auch in amorphen Körpern in alle Richtungen gleichmäßig aus.

Die Eigenschaften amorpher Substanzen werden in modernen Technologien genutzt. Von besonderem Interesse sind Metalllegierungen, die keine kristalline Struktur haben und amorphe Festkörper sind. Sie heißen Metallbrille . Ihre physikalischen, mechanischen, elektrischen und anderen Eigenschaften unterscheiden sich von denen herkömmlicher Metalle zum Besseren.

So werden in der Medizin amorphe Legierungen verwendet, deren Festigkeit die von Titan übertrifft. Sie werden verwendet, um Schrauben oder Platten herzustellen, die gebrochene Knochen verbinden. Im Gegensatz zu Befestigungselementen aus Titan zerfällt dieses Material allmählich und wird im Laufe der Zeit durch Knochenmaterial ersetzt.

Hochfeste Legierungen werden bei der Herstellung von Zerspanungswerkzeugen, Beschlägen, Federn und Teilen von Mechanismen verwendet.

In Japan wurde eine amorphe Legierung mit hoher magnetischer Permeabilität entwickelt. Durch den Einsatz in Trafokernen anstelle von strukturierten Trafoblechen können Wirbelstromverluste um den Faktor 20 reduziert werden.

Amorphe Metalle haben einzigartige Eigenschaften. Sie werden als Material der Zukunft bezeichnet.

Die Struktur amorpher Körper. Untersuchungen mit einem Elektronenmikroskop und Röntgenstrahlen zeigen, dass es in amorphen Körpern keine strenge Ordnung in der Anordnung ihrer Teilchen gibt. Im Gegensatz zu Kristallen, wo es gibt Fernauftrag in der Anordnung von Teilchen, in der Struktur von amorphen Körpern gibt es enge Reihenfolge. Das bedeutet, dass eine bestimmte Ordnung in der Anordnung der Partikel nur in der Nähe jedes einzelnen Partikels erhalten bleibt (siehe Abbildung).

Der obere Teil der Abbildung zeigt die Anordnung von Partikeln in kristallinem Quarz, der untere Teil zeigt die Anordnung von Partikeln in der amorphen Form des vorhandenen Quarzes. Diese Substanzen bestehen aus den gleichen Partikeln - Molekülen von Siliziumoxid SiO2.

Wie die Teilchen eines Körpers, Partikel von amorphen Körpern vibrieren kontinuierlich und zufällig und häufiger als Partikel von Kristallen von Ort zu Ort springen können. Dies wird dadurch begünstigt, dass die Partikel amorpher Körper nicht gleich dicht sind – an manchen Stellen gibt es relativ große Lücken zwischen ihren Partikeln. Dies ist jedoch nicht dasselbe wie „Leerstellen“ in Kristallen (siehe § 7-e).

Kristallisation amorpher Körper. Im Laufe der Zeit (Wochen, Monate) einige amorphe Körper spontan gehen in einen kristallinen Zustand. Zum Beispiel werden Kandiszucker oder Honig, wenn sie mehrere Monate lang allein gelassen werden, undurchsichtig. In diesem Fall sagen sie, dass Honig und Süßigkeiten "kandiert" sind. Beim Zerbrechen eines Zuckerbonbons oder beim Schöpfen von Honig mit einem Löffel sehen wir wirklich die gebildeten Zuckerkristalle, die zuvor in einem amorphen Zustand existierten.

Darauf weist die spontane Kristallisation amorpher Körper hin Der kristalline Zustand der Materie ist stabiler als der amorphe Zustand. MKT erklärt es so. Die Abstoßungskräfte der "Nachbarn" bewirken, dass sich die Teilchen des amorphen Körpers hauptsächlich dorthin bewegen, wo große Lücken vorhanden sind. Als Ergebnis tritt eine geordnetere Anordnung von Partikeln auf, d. h. es findet eine Kristallisation statt.

Prüfen Sie selbst:

1. Der Zweck dieses Abschnitts ist die Einführung ...
2. Welche vergleichende Eigenschaft haben wir amorphen Körpern gegeben?
3. Für das Experiment verwenden wir folgende Geräte und Materialien: ...
4. Während wir uns auf das Erlebnis vorbereiten,...
5. Was werden wir im Laufe des Experiments sehen?
6. Was ist das Ergebnis des Experiments mit einer Stearinkerze und einem Stück Plastilin?
7. Im Gegensatz zu amorphen Körpern sind kristalline Körper ...
8. Wenn ein kristalliner Körper schmilzt...
9. Im Gegensatz zu kristallinen Feststoffen sind amorphe ...
10. Zu den amorphen Körpern gehören Körper, für die ...
11. Was lässt amorphe Körper wie Flüssigkeiten aussehen? Sie sind...
12. Beschreiben Sie den Beginn des Experiments zur Bestätigung der Fluidität amorpher Körper.
13. Beschreiben Sie das Ergebnis eines Experiments zur Bestätigung der Fluidität amorpher Körper.
14. Formulieren Sie eine Schlussfolgerung aus der Erfahrung.
15. Woher wissen wir, dass amorphe Körper keine strenge Ordnung in der Anordnung ihrer Teilchen haben?
16. Wie verstehen wir den Begriff „Nahordnung“ bei der Anordnung von Teilchen eines amorphen Körpers?
17. Die gleichen Moleküle von Siliziumoxid sind sowohl in kristalliner als auch ...
18. Was ist die Natur der Bewegung von Teilchen eines amorphen Körpers?
19. Wie ist die Anordnung der Teilchen eines amorphen Körpers beschaffen?
20. Was kann mit amorphen Körpern im Laufe der Zeit passieren?
21. Wie können Sie sicher sein, dass Zuckerpolykristalle in einer Süßigkeit oder in kandiertem Honig vorhanden sind?
22. Warum glauben wir, dass der kristalline Zustand der Materie stabiler ist als der amorphe Zustand?
23. Wie erklärt MKT die unabhängige Kristallisation einiger amorpher Körper?

« Physik - Klasse 10 "

Neben Festkörpern mit kristalliner Struktur, die durch eine strenge Ordnung in der Anordnung der Atome gekennzeichnet ist, gibt es amorphe Festkörper.

Amorphe Körper haben keine strenge Ordnung in der Anordnung der Atome. Nur die nächsten Atom-Nachbarn sind in irgendeiner Reihenfolge angeordnet. Aber es gibt in amorphen Körpern keine strenge Wiederholung in alle Richtungen des gleichen Strukturelements, das für Kristalle charakteristisch ist. Amorphe Körper ähneln in ihrer Anordnung der Atome und ihrem Verhalten Flüssigkeiten. Oft kann dieselbe Substanz sowohl in einem kristallinen als auch in einem amorphen Zustand vorliegen.

Theoretische Studien führen zur Herstellung von Feststoffen, deren Eigenschaften recht ungewöhnlich sind. Es wäre unmöglich, solche Körper durch Versuch und Irrtum zu erhalten. Die Herstellung von Transistoren, die später besprochen wird, ist ein anschauliches Beispiel dafür, wie das Verständnis der Struktur von Festkörpern zu einer Revolution in der gesamten Funktechnik geführt hat.

Materialien mit bestimmten mechanischen, magnetischen, elektrischen und anderen Eigenschaften zu erhalten, ist eine der Hauptrichtungen der modernen Festkörperphysik.

BILDUNGSMINISTERIUM

KLASSE PHYSIK 8

Bericht zum Thema:

„Amorphe Körper. Schmelzen amorpher Körper.“

Schüler der 8. "b"-Klasse:

2009

amorphe Körper.

Machen wir ein Experiment. Wir brauchen ein Stück Plastilin, eine Stearinkerze und einen elektrischen Kamin. Stellen Sie Plastilin und eine Kerze in gleichen Abständen vom Kamin auf. Nach einiger Zeit schmilzt ein Teil des Stearins (wird flüssig) und ein Teil bleibt in Form eines festen Stücks. Plastilin wird zur gleichen Zeit nur ein wenig weicher. Nach einiger Zeit schmilzt das gesamte Stearin und das Plastilin „korrigiert“ allmählich über die Oberfläche des Tisches und wird immer weicher.

Es gibt also Körper, die beim Schmelzen nicht erweichen, sondern aus einem festen Zustand sofort in eine Flüssigkeit übergehen. Beim Schmelzen solcher Körper ist es immer möglich, die Flüssigkeit vom noch ungeschmolzenen (festen) Körperteil zu trennen. Diese Körper sind kristallin. Es gibt auch Feststoffe, die beim Erhitzen allmählich weicher werden und immer flüssiger werden. Für solche Körper ist es unmöglich, die Temperatur anzugeben, bei der sie in eine Flüssigkeit (Schmelze) übergehen. Diese Stellen werden genannt amorph.

Machen wir folgendes Experiment. Lassen Sie uns ein Stück Harz oder Wachs in einen Glastrichter werfen und in einem warmen Raum stehen lassen. Nach etwa einem Monat stellt sich heraus, dass das Wachs die Form eines Trichters angenommen hat und sogar in Form eines "Strahls" aus ihm herausfließt (Abb. 1). Im Gegensatz zu Kristallen, die fast ewig ihre Form behalten, sind amorphe Körper auch bei niedrigen Temperaturen flüssig. Daher können sie als sehr dicke und viskose Flüssigkeiten betrachtet werden.

Die Struktur amorpher Körper. Untersuchungen mit einem Elektronenmikroskop sowie mit Röntgenstrahlen zeigen, dass in amorphen Körpern keine strenge Ordnung in der Anordnung ihrer Partikel besteht. Schauen Sie, Abbildung 2 zeigt die Anordnung der Partikel in kristallinem Quarz und rechts - in amorphem Quarz. Diese Substanzen bestehen aus den gleichen Partikeln - Siliziumoxidmolekülen SiO 2.

Der kristalline Zustand von Quarz wird erreicht, wenn geschmolzener Quarz langsam abgekühlt wird. Wenn die Abkühlung der Schmelze schnell ist, haben die Moleküle keine Zeit, sich in geordneten Reihen "aufzustellen", und es wird amorpher Quarz erhalten.

Die Teilchen amorpher Körper schwingen kontinuierlich und zufällig. Es ist wahrscheinlicher, dass sie von Ort zu Ort springen als Kristallpartikel. Dies wird durch die Tatsache erleichtert, dass die Teilchen amorpher Körper nicht gleich dicht sind: Zwischen ihnen befinden sich Hohlräume.

Kristallisation amorpher Körper. Im Laufe der Zeit (mehrere Monate, Jahre) wandeln sich amorphe Substanzen spontan in einen kristallinen Zustand um. Zum Beispiel wird Kandiszucker oder frischer Honig, der an einem warmen Ort stehengelassen wird, nach einigen Monaten undurchsichtig. Sie sagen, dass Honig und Süßigkeiten "kandiert" sind. Wenn wir einen Lutscher zerbrechen oder Honig mit einem Löffel schöpfen, sehen wir die entstehenden Zuckerkristalle wirklich.

Die spontane Kristallisation von amorphen Körpern weist darauf hin, dass der kristalline Zustand der Materie stabiler ist als der amorphe Zustand. Die intermolekulare Theorie erklärt es so. Zwischenmolekulare Anziehungs- und Abstoßungskräfte bewirken, dass die Teilchen eines amorphen Körpers überwiegend dorthin springen, wo Hohlräume vorhanden sind. Als Ergebnis tritt eine geordnetere Anordnung von Partikeln als zuvor auf, das heißt, es wird ein Polykristall gebildet.

Schmelzen von amorphen Körpern.

Mit steigender Temperatur nimmt die Energie der Schwingungsbewegung von Atomen in einem Festkörper zu und schließlich kommt ein Moment, in dem die Bindungen zwischen den Atomen zu brechen beginnen. Dabei geht der Festkörper in den flüssigen Zustand über. Ein solcher Übergang wird aufgerufen schmelzen. Bei festem Druck erfolgt das Schmelzen bei einer genau definierten Temperatur.

Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine Masseneinheit eines Stoffes am Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit umzuwandeln, wird als spezifische Schmelzwärme bezeichnet λ .

Eine Substanz schmelzen m Die benötigte Wärmemenge beträgt:

Q = λm .

Der Schmelzvorgang amorpher Körper unterscheidet sich vom Schmelzen kristalliner Körper. Mit steigender Temperatur erweichen amorphe Körper allmählich, werden viskos, bis sie sich in eine Flüssigkeit verwandeln. Amorphe Körper haben im Gegensatz zu Kristallen keinen definierten Schmelzpunkt. Die Temperatur amorpher Körper ändert sich dabei kontinuierlich. Denn in amorphen Festkörpern wie in Flüssigkeiten können sich Moleküle relativ zueinander bewegen. Beim Erhitzen nimmt ihre Geschwindigkeit zu, der Abstand zwischen ihnen nimmt zu. Dadurch wird der Körper weicher und weicher, bis er sich in eine Flüssigkeit verwandelt. Beim Erstarren amorpher Körper nimmt auch deren Temperatur kontinuierlich ab.

BILDUNGSMINISTERIUM

KLASSE PHYSIK 8

Bericht zum Thema:

„Amorphe Körper. Schmelzen amorpher Körper.“

Schüler der 8. "b"-Klasse:

2009

amorphe Körper.

Machen wir ein Experiment. Wir brauchen ein Stück Plastilin, eine Stearinkerze und einen elektrischen Kamin. Stellen Sie Plastilin und eine Kerze in gleichen Abständen vom Kamin auf. Nach einiger Zeit schmilzt ein Teil des Stearins (wird flüssig) und ein Teil bleibt in Form eines festen Stücks. Plastilin wird zur gleichen Zeit nur ein wenig weicher. Nach einiger Zeit schmilzt das gesamte Stearin und das Plastilin „korrigiert“ allmählich entlang der Tischoberfläche und wird immer weicher.

Es gibt also Körper, die beim Schmelzen nicht erweichen, sondern aus einem festen Zustand sofort in eine Flüssigkeit übergehen. Beim Schmelzen solcher Körper ist es immer möglich, die Flüssigkeit vom noch ungeschmolzenen (festen) Körperteil zu trennen. Diese Körper sind kristallin. Es gibt auch Feststoffe, die beim Erhitzen allmählich weicher werden und immer flüssiger werden. Für solche Körper ist es unmöglich, die Temperatur anzugeben, bei der sie in eine Flüssigkeit (Schmelze) übergehen. Diese Stellen werden genannt amorph.

Machen wir folgendes Experiment. Lassen Sie uns ein Stück Harz oder Wachs in einen Glastrichter werfen und in einem warmen Raum stehen lassen. Nach etwa einem Monat stellt sich heraus, dass das Wachs die Form eines Trichters angenommen hat und sogar in Form eines "Strahls" aus ihm herausfließt (Abb. 1). Im Gegensatz zu Kristallen, die fast ewig ihre Form behalten, sind amorphe Körper auch bei niedrigen Temperaturen flüssig. Daher können sie als sehr dicke und viskose Flüssigkeiten betrachtet werden.

Die Struktur amorpher Körper. Untersuchungen mit einem Elektronenmikroskop sowie mit Röntgenstrahlen zeigen, dass in amorphen Körpern keine strenge Ordnung in der Anordnung ihrer Partikel besteht. Schauen Sie, Abbildung 2 zeigt die Anordnung der Partikel in kristallinem Quarz und rechts - in amorphem Quarz. Diese Substanzen bestehen aus den gleichen Partikeln - Siliziumoxidmolekülen SiO 2.

Der kristalline Zustand von Quarz wird erreicht, wenn geschmolzener Quarz langsam abgekühlt wird. Wenn die Abkühlung der Schmelze schnell ist, haben die Moleküle keine Zeit, sich in geordneten Reihen "aufzustellen", und es wird amorpher Quarz erhalten.

Die Teilchen amorpher Körper schwingen kontinuierlich und zufällig. Es ist wahrscheinlicher, dass sie von Ort zu Ort springen als Kristallpartikel. Dies wird durch die Tatsache erleichtert, dass die Teilchen amorpher Körper nicht gleich dicht sind: Zwischen ihnen befinden sich Hohlräume.

Kristallisation amorpher Körper. Im Laufe der Zeit (mehrere Monate, Jahre) wandeln sich amorphe Substanzen spontan in einen kristallinen Zustand um. Zum Beispiel wird Kandiszucker oder frischer Honig, der an einem warmen Ort stehengelassen wird, nach einigen Monaten undurchsichtig. Sie sagen, dass Honig und Süßigkeiten "kandiert" sind. Wenn wir einen Lutscher zerbrechen oder Honig mit einem Löffel schöpfen, sehen wir die entstehenden Zuckerkristalle wirklich.

Die spontane Kristallisation von amorphen Körpern weist darauf hin, dass der kristalline Zustand der Materie stabiler ist als der amorphe Zustand. Die intermolekulare Theorie erklärt es so. Zwischenmolekulare Anziehungs- und Abstoßungskräfte bewirken, dass die Teilchen eines amorphen Körpers überwiegend dorthin springen, wo Hohlräume vorhanden sind. Als Ergebnis tritt eine geordnetere Anordnung von Partikeln als zuvor auf, das heißt, es wird ein Polykristall gebildet.

Schmelzen von amorphen Körpern.

Mit steigender Temperatur nimmt die Energie der Schwingungsbewegung von Atomen in einem Festkörper zu und schließlich kommt ein Moment, in dem die Bindungen zwischen den Atomen zu brechen beginnen. Dabei geht der Festkörper in den flüssigen Zustand über. Ein solcher Übergang wird aufgerufen schmelzen. Bei festem Druck erfolgt das Schmelzen bei einer genau definierten Temperatur.

Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um eine Masseneinheit eines Stoffes am Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit umzuwandeln, wird als spezifische Schmelzwärme bezeichnet λ .

Eine Substanz schmelzen m Die benötigte Wärmemenge beträgt:

Q = λm .

Der Schmelzvorgang amorpher Körper unterscheidet sich vom Schmelzen kristalliner Körper. Mit steigender Temperatur erweichen amorphe Körper allmählich, werden viskos, bis sie sich in eine Flüssigkeit verwandeln. Amorphe Körper haben im Gegensatz zu Kristallen keinen definierten Schmelzpunkt. Die Temperatur amorpher Körper ändert sich dabei kontinuierlich. Denn in amorphen Festkörpern wie in Flüssigkeiten können sich Moleküle relativ zueinander bewegen. Beim Erhitzen nimmt ihre Geschwindigkeit zu, der Abstand zwischen ihnen nimmt zu. Dadurch wird der Körper weicher und weicher, bis er sich in eine Flüssigkeit verwandelt. Beim Erstarren amorpher Körper nimmt auch deren Temperatur kontinuierlich ab.