- Аморфні тіла і їх властивості Подробиці Опубліковано 16.11.2014 9:12 Переглядів: 13478 На відміну...
- Ізотропності аморфних тіл
Аморфні тіла і їх властивості
Подробиці Опубліковано 16.11.2014 9:12 Переглядів: 13478
На відміну від кристалічних твердих тіл, в розташуванні частинок в аморфному тілі немає строгого порядку.
Хоча аморфні тверді тіла здатні зберігати форму, кристалічної решітки у них немає. Деяка закономірність спостерігається лише для молекул і атомів, розташованих по сусідству. Такий порядок називається ближнім порядком. Він не повторюється в усіх напрямках і не зберігається на великих відстанях, як у кристалічних тіл.
Приклади аморфних тіл - скло, бурштин, штучні смоли, віск, парафін, пластилін і ін.
Особливості аморфних тіл
Атоми в аморфних тілах здійснюють коливання навколо точок, які розташовані хаотично. Тому структура цих тіл нагадує структуру рідин. Але частки в них менш рухливі. Час їх коливання навколо положення рівноваги більше, ніж в рідинах. Перескоки атомів в інше положення також відбуваються набагато рідше.
Як поводяться при нагріванні тверді кристалічні тіла? Вони починають плавитися при певній температурі плавлення. І деякий час одночасно знаходяться в твердому і рідкому стані, поки не розплавиться вся речовина.
У аморфних тіл певної температури плавлення немає. При нагріванні вони не плавляться, а поступово розм'якшуються.
Покладемо шматок пластиліну поблизу обігрівача. Через якийсь час він стане м'яким. Це відбувається не миттєво, а протягом деякого інтервалу часу.
Так як властивості аморфних тіл схожі з властивостями рідин, то їх розглядають як переохолоджені рідини з дуже великою в'язкістю (застиглі рідини). При звичайних умовах текти вони не можуть. Але при нагріванні переходи атомів в них відбуваються частіше, зменшується в'язкість, і аморфні тіла поступово розм'якшуються. Чим вище температура, тим менше в'язкість, і поступово аморфне тіло стає рідким.
Звичайне скло - тверде аморфне тіло. Його отримують, розплавляючи оксид кремнію, соду і вапно. Нагрівання суміш до 1400оС, отримують рідку склоподібну масу. При охолодженні рідке скло не твердне, як кристалічні тіла, а залишається рідиною, в'язкість якої збільшується, а плинність зменшується. При звичайних умовах воно здається нам твердим тілом. Але насправді це рідина, яка має величезну в'язкість і плинність, настільки малу, що вона ледь різниться самими надчуттєвими приладами.
Аморфне станом речовини нестійкий. Згодом з аморфного стану воно поступово переходить в кристалічний. Цей процес в різних речовинах проходить з різною швидкістю. Ми бачимо, як покриваються кристалами цукру льодяники. Для цього потрібно не дуже багато часу.
А для того щоб кристали утворилися в звичайному склі, часу повинно пройти чимало. При кристалізації скло втрачає свою міцність, прозорість, мутніє, стає крихким.
Ізотропності аморфних тіл
У кристалічних твердих тілах фізичні властивості різняться в різних напрямках. А в аморфних тілах вони в усіх напрямках однакові. Це явище називають ізотропності.
Аморфне тіло однаково проводить електрику і теплоту в усіх напрямках, однаково переломлює світло. Звук також однаково поширюються в аморфних тілах в усіх напрямках.
Властивості аморфних речовин використовуються в сучасних технологіях. Особливий інтерес викликають металеві сплави, які не мають кристалічної структури і відносяться до твердих аморфних тіл. Їх називають металевими стеклами. Їх фізичні, механічні, електричні та інші властивості відрізняються від аналогічних властивостей металу в кращу сторону.
Так, в медицині використовують аморфні сплави, міцність яких перевищує міцність титану. З них роблять гвинти або пластини, якими з'єднують зламані кістки. На відміну від титанових деталей кріплення цей матеріал поступово розпадається і з часом замінюється кістковим матеріалом.
Застосовують високоміцні сплави при виготовленні металорізальних інструментів, арматури, пружин, деталей механізмів.
В Японії розроблений аморфний сплав, що володіє високою магнітною проникністю. Застосувавши його в сердечниках трансформаторів замість текстурованих листів трансформаторної сталі, можна знизити втрати на вихрових токах в 20 разів.
Аморфні метали мають унікальні властивості. Їх називають матеріалом майбутнього.