Проверочная
Кратко: на фото — список понятий по молекулярной физике: газы, поверхностные явления жидкости и строение твёрдых тел. Ниже — определения, по которым можно отвечать на проверочной.
Главная логика темы: свойства вещества зависят от того, как расположены и взаимодействуют его молекулы. В газах — хаос и удары молекул; на поверхности жидкости — особые условия; в твёрдых телах — порядок или его отсутствие.
Газы и температура
Давление газа — сила ударов молекул о единицу площади стенки:
\[ p=\frac{F_\perp}{S} \] Для идеального газа: \[ p=nkT,\qquad p=\frac13 n m_0 \overline{v^2} \] где \(n\) — концентрация молекул. Чем выше температура и концентрация, тем больше давление.Абсолютный ноль температуры — \(0\ \text{K}=-273{,}15^\circ\text{C}\). Это нижняя граница температуры, при которой тепловое движение минимально; давление идеального газа стремилось бы к нулю. Точно достичь абсолютного нуля нельзя. Шкала Кельвина отсчитывается от него.
Жидкости и поверхностные явления
Поверхностное натяжение жидкости — свойство поверхности жидкости сокращаться.
\[ \sigma=\frac{F}{L}=\frac{E}{S} \] Единицы: Н/м или Дж/м². Причина: у молекул на поверхности меньше соседей, чем внутри, поэтому их энергия больше. Из-за этого капля стремится принять форму шара.Смачивание — жидкость растекается по твёрдой поверхности, потому что притяжение её молекул к твёрдому телу сильнее, чем друг к другу. Краевой угол \(\theta<90^\circ\). Пример: вода и чистое стекло.
Несмачивание — жидкость не растекается и собирается в каплю: силы притяжения между молекулами жидкости больше, чем к поверхности. \(\theta>90^\circ\). Пример: ртуть и стекло.
Капиллярные явления — подъём или опускание жидкости в узких трубках и порах из-за поверхностного натяжения.
\[ h=\frac{2\sigma\cos\theta}{\rho g r} \] Если жидкость смачивает стенки, она поднимается; если не смачивает — опускается. Чем уже трубка, тем сильнее эффект.
Твёрдые тела и материалы
Кристаллическое тело — твёрдое тело с регулярным, периодическим расположением частиц, то есть с кристаллической решёткой. У него есть определённая температура плавления. Примеры: кварц, соль, металлы.
Монокристалл — образец, весь объём которого представляет собой один кристалл с единой ориентацией решётки. Свойства могут зависеть от направления — проявляется анизотропия. Пример: монокристаллический кремний, горный хрусталь.
Поликристаллы — тела, состоящие из множества мелких кристалликов — зёрен, ориентированных по-разному. В целом свойства обычно изотропны. Примеры: металлы, керамика, горные породы.
Полиморфизм — способность одного и того же вещества образовывать разные кристаллические структуры. Пример: алмаз и графит — разные формы углерода; разные модификации льда.
Анизотропия — зависимость свойств от направления. В кристалле разные направления могут иметь разное строение, поэтому прочность, теплопроводность или оптические свойства различаются. Пример: слюда легко расщепляется по слоям.
Изотропия — независимость свойств от направления. Характерна для газов, жидкостей, аморфных тел, а также в среднем для поликристаллов.
Аморфное тело — твёрдое тело, у которого есть только ближний порядок, но нет периодической кристаллической решётки. Оно изотропно и размягчается постепенно, без резкой температуры плавления. Примеры: стекло, смолы, многие пластмассы.
Композиты — материалы из двух или более компонентов, например матрицы и наполнителя. Вместе они дают новые свойства: прочность, лёгкость, стойкость. Примеры: стеклопластик, углепластик, железобетон.
Жидкие кристаллы — вещества, которые текучи, как жидкость, но сохраняют упорядоченную ориентацию молекул. Поэтому у них есть анизотропия, например оптическая. Используются в ЖК-экранах.
Самопроверка
- Почему газ давит на стенки? — Из-за ударов молекул; \(p=nkT\).
- Почему вода в стеклянном капилляре поднимается, а ртуть опускается? — Смачивание и несмачивание вместе с поверхностным натяжением.
- Почему поликристалл обычно изотропен? — Зёрна ориентированы случайно, их анизотропия усредняется.
- Чем аморфное тело отличается от кристалла? — Нет дальнего порядка и резкой температуры плавления.
Если в проверочной нужен другой формат — соответствие, пропуски или задачи, — пришли сами формулировки: по фото виден только список терминов.
