Образование твердых тел

Введение

Твердыми называют такие вещества, которые способны образовывать тела и имеют объем. От жидкостей и газов они отличаются своей формой. Твердые вещества сохраняют форму тела благодаря тому, что их частицы не способны свободно перемещаться.
Большинство окружающих нас твердых тел представляют собой вещества в кристаллическом состоянии. К ним относятся строительные и конструкционные материалы: различные марки стали, всевозможные металлические сплавы, минералы и т. д. Специальная область физики-физика твердого тела - занимается изучением строения и свойств твердых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент современной техники.
Актуальность темы реферата заключается в том, что человечество всегда использовало, и будет использовать твердые тела. Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в домах, построенных из твердых тел. Орудия труда сделаны из твердых тел. Знать механические свойства твердых тел необходимо. Твердые тела и материалы, которыми располагает общество, во многом определяют уровень его творческого развития.
Цель работы – более полное изучение образования твердых тел.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть общие понятия о твердом теле, особенности твердых веществ, а также кристаллизацию и стеклование, и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Твердые тела и их особенности
1.1 Общие понятия о твердом теле
Твердые вещества и твердые тела по своей сути являются одним и тем же. Этими терминами называют одно из четырех агрегатных состояний. Твердым телам присущи тепловое движение атомов и стабильная неизменная форма. Причем последние совершают малые колебания рядом с положениями равновесия. Физика твердого тела является областью науки, которая изучает внутреннюю структуру и состав твердых веществ. Изучением твердых тел занимаются и другие области знаний, не только физика твердого тела. Изменение формы при внешних воздействиях и движении называют механикой деформируемого тела.
Благодаря различным свойствам твердых веществ они нашли применение в разных технических приспособлениях, созданных человеком. Такие свойства твердых тел как хрупкость, пластичность, упругость, масса, объем и твердость лежали в основе их использования и применения человеком. Современная наука позволяет использовать и другие качества твердых веществ, которые можно обнаружить исключительно в лабораторных условиях.
Существуют различные подразделы физики твердого тела, которые изучают движение частиц в твердых телах и веществах, их качество, свойства и особенности.[5]
Для исследования используются: радиоспектроскопия, структурный анализ при помощи рентгена и другие методы. Для исследования характеристик и свойств твердых тел применяются различные методы, например, анализ вещества с использованием рентгена и радиоспектроскопия

. Таким образом исследуются тепловые, физические и механические свойства твердых веществ. Твердость, сопротивление нагрузкам, предел прочности, фазовые превращения изучает материаловедение. Оно в значительной степени перекликается с физикой твердых тел. Но в настоящее время есть наука, которая является не менее важной в изучении твердых тел и веществ. Исследование существующих и синтезирование новых веществ проводятся химией твердого состояния.
1.2 Особенности твердых веществ
Характер движения внешних электронов атомов твердого вещества определяет многие его свойства, например, электрические. Существует 5 классов таких тел. Они установлены в зависимости от типа связи атомов:
• Ионная, основной характеристикой которой является сила электростатического притяжения;
• Ковалентная, осуществляемая за счет электронной пары, которая принадлежит обоим атомам;
• Металлическая, образующаяся путем объединения валентных электронов атомов;
• Молекулярная, возникающая в кристаллах, которые образуются отдельными молекулами вещества;
• Водородная, которая возникает между положительно поляризованными атомами молекулы. [1]
Твердое состояние веществ и тел, свойства при этом состоянии, ученые изучают довольно давно. При воздействии на него температур изменяется и оно. Переход такого тела в жидкость называют плавлением. Трансформация твердого вещества в газообразное состояние называется сублимацией. При понижении температуры происходит кристаллизация твердого тела. Но некоторые вещества переходят в так называемую аморфную фазу, под действием на них холода. Этот процесс ученые называют стеклованием. Более подробно рассмотрим это в следующей главе.
2. Кристаллизация и стеклование
Для того, чтобы вещество превратилось в твердое из жидкого состояния необходим отвод определенного количества теплоты, то есть охлаждение тела. Переход вещества из жидкого в твердое состояние означает не столько сближение молекул, сколько дальнейшее связывание их между собой, ограничение свободы их теплового движения в пределах объема вещества. Для этой цели от молекул вещества и должно быть отнято некоторое количество энергии.
В настоящее время для перехода вещества из жидкого состояния в твердое науке известны два процесса, которые указаны ниже:
• затвердевание вследствие кристаллизации вещества. В этом случае в жидкости сначала появляются мельчайшие кристаллики. Затем, по мере отвода тепла, эти кристаллики начинают расти за счет прилипающих к ним молекул жидкой фазы до полного исчезновения этой фазы;
• затвердевание вследствие постепенного увеличения вязкости жидкости. При этом у некоторых веществ кристаллизация совсем не происходит; такие вещества называются аморфными; к ним относятся воск, сургуч, смолы.
Различие между указанными выше процессами затвердевания обнаруживается, если вычертить кривую изменения температуры со временем (Рисунок 2.1)