Კრისტალიზაცია და დნობი: მატერიალური მდგომარეობის ცვლილების გრაფა

ეს სტატია მოგვითხრობს რა კრისტალიზაციას და დნობას. სხვადასხვა აგრეგატური წყლის მაგალითი გვიჩვენებს, თუ რა სითბოა საჭირო გაყინვისა და გაყინვისთვის და რატომ არის ეს ღირებულებები განსხვავებული. ნაჩვენებია განსხვავება პოლისა და მონოკრისტალებს შორის, ისევე როგორც ამ უკანასკნელის წარმოების სირთულე.

გარდამავალი სხვა სახელმწიფოში გადასვლა

ჩვეულებრივი ადამიანი იშვიათად ფიქრობს, მაგრამ სიცოცხლე იმ დონეზე, სადაც ის არსებობს, მეცნიერების გარეშე შეუძლებელი იქნება. რომელია? კითხვა მარტივია, რადგან მრავალი პროცესი მოხდება რამდენიმე დისციპლინაში. ფენომენი, რისთვისაც ძნელია მეცნიერების დარგის განსაზღვრა, არის კრისტალიზაცია და დნობი. ეს, როგორც ჩანს, ძალიან გართულებულია აქ: იყო წყალი - იყო ყინული, იყო ლითონის ბურთი - იყო puddle თხევადი ლითონის. თუმცა, არ არსებობს ერთიანი აგრეგატის სახელმწიფოდან გადასვლასთან დაკავშირებული ზუსტი მექანიზმები. ფიზიკოსები უფრო ღრმად არიან ჯუნგლებში, მაგრამ ჯერ კიდევ შეუძლებელია პროგნოზირება ზუსტად რა ეტაპზე დაიწყება ორგანოების დნობისა და კრისტალიზაცია.

რა ვიცით

რატომღაც, კაცობრიობა ჯერ კიდევ იცის. დნობის და კრისტალური ტემპერატურა ადვილად განისაზღვრება ემპირიულად. მაგრამ აქ ყველაფერი ასე მარტივი არ არის. ყველამ იცის, რომ წყალი დნობის და გაყინვას ნულოვანი გრადუსია. თუმცა, წყალი, როგორც წესი, არ არის მხოლოდ თეორიული მშენებლობა, არამედ კონკრეტული მოცულობა. ნუ დაგავიწყდებათ, რომ დნობისა და კრისტალიზაციის პროცესი არ არის მყისიერი. ყინულის კუბი იწყებს ოდნავ უფრო ადრე, ვიდრე ის აღწევს ზუსტად ნულ გრადუსს, წყალში მინაა დაფარული პირველი ყინულის კრისტალები ტემპერატურაზე, რომელიც ოდნავ აღემატება ამ ნიშანს.

იზოლაცია და სითბოს შეწოვა სხვა აგრეგატულ სახელმწიფოში გადასვლასთან დაკავშირებით

მყარი კრისტალიზაცია და დნობის დნობას თან ახლავს გარკვეული თერმული ეფექტები. თხევადი მდგომარეობაში, მოლეკულები (ან ზოგჯერ ატომები) არ არის ძალიან მჭიდროდ დაკავშირებული. ეს იმიტომ, რომ მათ აქვთ "სითხის" საკუთრება. როდესაც სხეული იწყებს სითბოს დაკარგვას, ატომები და მოლეკულები იწყებენ გაერთიანებას ყველაზე მოსახერხებელ სტრუქტურაში. ამდენად, კრისტალიზაცია ხდება. ხშირად, გარე პირობების გათვალისწინებით, აღმოჩნდება, რომ იგივე ნახშირბადის არის გრაფიტი, ალმასი ან მთლიანობა. ასე რომ, არა მხოლოდ ტემპერატურა, არამედ ზეწოლა, გავლენას ახდენს კრისტალიზაცია და დნობის გაგრძელება. თუმცა, იმისათვის, რომ დაარღვიოს ობლიგაციები ხისტი ბროლის სტრუქტურა, იგი იღებს ცოტა მეტი ენერგია და, შესაბამისად, უფრო სითბო, ვიდრე შექმნა მათ. ამგვარად, ნივთიერება გაცილებით სწრაფად გათავისუფლდება, ვიდრე იმავე პროცესის პირობებში. ეს ფენომენი ლატენტური სითბოს ეწოდება და ზემოთ აღწერილი სხვაობა ასახავს. შეგახსენებთ, რომ ლატენტური სითბური არ არის დაკავშირებული სითბოსთან და ასახავს კრისტალიზაციისა და დნობისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობას.

მოცულობითი ცვლილება სხვა სახელმწიფოში გადასვლისას

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ობლიგაციების რაოდენობა და ხარისხი თხევად და მყარ მდგომარეობაში განსხვავებულია. თხევადი სახელმწიფო მოითხოვს უამრავ ენერგიას, ამიტომ ატომები სწრაფად გადადიან, მუდმივად იწყებენ ერთმანეთისგან და დროებით კავშირებს ქმნიან. მას შემდეგ , რაც ნაწილაკების სიზუსტის ამპლიტუდა უფრო დიდია, სითხე ასევე დიდ მოცულობას უკავია. ვინაიდან მყარი კომუნიკაციის მყარი სხეულით, თითოეული ატომი გამოიყოფა ერთ წონასწორობის მდგომარეობაში, არ შეუძლია მისი პოზიციის დატოვება. ეს სტრუქტურა იღებს ნაკლებ სივრცეს. ამიტომ ნივთიერებების დნობისა და კრისტალიზაცია თან ახლავს მოცულობის ცვლილებას.

თვისებები კრისტალიზაციის და დნობის წყალი

ასეთი საერთო და მნიშვნელოვანი სითხე ჩვენი პლანეტისთვის, ისევე როგორც წყალი, ალბათ დიდ როლს თამაშობს თითქმის ყველა ცოცხალ არსებაში. ზემოთ მოცემული განსხვავებაა სითბოს მოცულობას შორის, რომელიც საჭიროა კრისტალიზაციისა და დნობისთვის, ასევე მოცულობის ცვლილება, როდესაც საერთო მდგომარეობის ცვლილება ხდება. ზოგიერთი წესის გამონაკლისი წყალია. სხვა მოლეკულების წყალბადის, თუნდაც თხევადი მდგომარეობაში, მოკლე დროში აერთიანებს სუსტი, მაგრამ მაინც ნულოვანი წყალბადის კავშირი. ეს განმარტავს ამ უნივერსალური სითხის წარმოუდგენლად მაღალი სითბოს. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ობლიგაციები ხელს არ შეუშლის წყალს. მაგრამ გაურკვეველია მათი როლი გაყინვის პროცესში (სხვა სიტყვებით, კრისტალიზაცია). თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ იმავე მასის ყინული უფრო მოცულობას იკავებს, ვიდრე თხევადი წყალი. ეს ფაქტი უამრავ ზიანს აყენებს კომუნალური ქსელებისა და მათ პრობლემებს უქმნის ადამიანებს.

არა ერთხელ ან ორჯერ ახალი ამბები ამ შეტყობინებები ფლეშ. ზამთარში მოხდა უბედური შემთხვევის ადგილი ქვაბის ოთახში. თოვლიანი, ყინულის ან მკაცრი ყინვების გამო, მათ საწვავის მიწოდება ვერ მოახერხეს. წყლის მიწოდება გათბობის ბატარეები და ონკანები შეწყვიტა გადაიზარდა. თუ დრო არ დაიწია, სისტემა დატოვებს ნაწილობრივ ცარიელი ან ზოგადად მშრალი, ის იწყებს გარემოს ტემპერატურას. ყველაზე ხშირად, როგორც გისურვებთ იქნებოდა, ამ დროს ძლიერი ყინვებია. და ყინულის ცრემლები მიედინება და ხალხს უახლოეს თვეებში კომფორტული ცხოვრების შანსის გარეშე ტოვებს. ამის შემდეგ, რა თქმა უნდა, შემთხვევის აღმოფხვრა, სასწრაფო ზომების სამინისტროს უსახლკარო თანამშრომლები, თოვლის შტორმიდან დაარღვიეს, რამდენიმე ტონა სასურველი ქვანახშირის ვერტმფრენიდან, ხოლო სამწუხაროდ, ცრუ საათის საათებში საათების გარშემო შეიცვალა მილები.

თოვლი და ფიფქები

ყინულის წარმოდგენისას, ხშირად ვფიქრობთ, რომ ცივ კუბლებში გაცივებული ანტარქტიდის წვენი ან უზარმაზარი სივრცეა. თოვლი აღიქვამს ხალხს, როგორც განსაკუთრებულ ფენომენს, რომელიც, როგორც ჩანს, არ არის წყლით. მაგრამ სინამდვილეში ეს არის იგივე ყინული, რომელიც გაყინულია გარკვეულ წესრიგზე, რომელიც განსაზღვრავს ფორმას. ისინი ამბობენ, რომ მთელს მსოფლიოში ორი იდენტური ფიფქია არ არსებობს. ამერიკელი მეცნიერი სერიოზულად აიღო ეს საკითხი და განისაზღვრა სასურველი ფორმის ამ ჰექსაფალური ლამაზების მოპოვების პირობები. მისი ლაბორატორია შეუძლია უზრუნველყოს კლინიკის გარეგნობის მიერ გადახდილი ფიფქები. სხვათა შორის, სეტყვა, ისევე როგორც თოვლი, არის კრისტალიზაციის ძალიან საინტერესო პროცესი - ორთქლიდან არა წყალიდან. მყარი აგრეგატის მყარ ტრანსფორმაციას ეწოდება sublimation.

ერთი კრისტალები და პოლიკრისტები

ზამთარში ავტობუსზე მინახავს ყინულოვანი ნიმუშები. ისინი ქმნიან, რადგან ტემპერატურის შიგნით ტემპერატურა ნულის სიმაღლეზეა. გარდა ამისა, ბევრ ადამიანს, რომელიც სინათლის ორთქლისგან საჰაერო ხასიათს ატარებს, უზრუნველყოფს ტენიანობას. მაგრამ მინის (ყველაზე ხშირად თხელი სინათლისფერი) აქვს ტემპერატურა, რაც, უარყოფითია. წყლის ორთქლი, მისი ზედაპირის შეხება, ძალიან სწრაფად კარგავს სითბოს და გადის მყარი მდგომარეობაში. ერთი კრისტალური ერთმანეთს უკავშირდება, თითოეული შემდეგი ფორმა ოდნავ განსხვავდება წინა და ლამაზი ასიმეტრიული ნიმუშების სწრაფად იზრდება. ეს არის polycrystals- ის მაგალითი. "პოლი" - ლათინურიდან "ბევრი". ამ შემთხვევაში, მთელი რიგი მიკრო ნაწილი ერთობლივად ხდება. ნებისმიერი ლითონის პროდუქტი ასევე ხშირად პოლიკრისტალია. მაგრამ ბუნებრივი კვარცის პრიზმის სრულყოფილი ფორმა არის ერთი კრისტალი. თავის სტრუქტურაში, არავის არ აღმოაჩენს ხარვეზებსა და შესვენებებს, ხოლო პოლიკრისტალური ტომიდან ნაწილების მიმართულება ქაოტურია და არ ეთანხმება ერთმანეთს.

სმარტფონი და ბინოკლები

მაგრამ თანამედროვე ტექნოლოგია ხშირად მოითხოვს აბსოლუტურად სუფთა monocrystals. მაგალითად, თითქმის ნებისმიერი სმარტფონი შეიცავს თავის ნაწლავებში სილიციუმის მეხსიერების ელემენტს. ამ მთელ არომში არ უნდა იყოს ატომი იდეალურ ადგილას შედარებით. ყველამ თავისი ადგილი უნდა მიიღოს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნაცვლად ფოტო, თქვენ მიიღებთ ხმები გამომავალი, და, სავარაუდოდ, უსიამოვნო.

ბინოკულებში, ღამის ხედვის აპარატები, ასევე, საჭიროა საკმარისად დიდი რაოდენობით მონოკრისტალები, რომლებიც ახდენენ ინფრაწითელი გამოსხივებას ხილულ რადიაციად. არსებობს რამდენიმე გზა იზრდება, მაგრამ თითოეული მოითხოვს განსაკუთრებული საფუძვლიანი და დამოწმებული გათვლები. როგორ ხდება ერთი კრისტალები მიღებული, მეცნიერები ესმის ფაზა დიაგრამებისგან, ანუ ისინი შეხედავენ საკითხის დნობისა და კრისტალიზაციის გრაფს. ძნელია ასეთ სურათს წარმოდგენა, ამიტომ მასალების მეცნიერებმა განსაკუთრებით ვაფასებ მეცნიერებს, რომლებმაც გადაწყვიტეს ამ გეგმის დეტალების გასარკვევად.