ciała stałe

Temat: Struktura wewnętrzna ciał stałych.
1. Ze względu na budowę wewnętrzną ciała stałe dzielimy na:
- amorficzne
- krystaliczne
2. Ciała amorficzne (bezpostaciowe)- ciała, gdzie atomy ułożone są chaotycznie, w budowie
wewnętrznej podobne do cieczy; ich rozkład materii jest jednakowy we wszystkich kierunkachjest izotropowy. Przykładem ciała amorficznego jest szkło, oraz inne jego wyroby nazywane
popularnie „kryształowymi”
3. Ciała krystaliczne- ciała, gdzie atomy mają ściśle określone położenie i tworzą regularną
strukturę nazywaną kryształem; ciałami krystalicznymi są : większość metali, diament, sól
kuchenna
4. Sieć krystaliczna- układ atomów
charakterystyczny dla danego ciała
5. Anizotropia- ze względu na charakterystyczne dla danego kryształu ułożenie przestrzenne
atomów kryształy mają różne własności fizyczne w różnych kierunkach ułożenia atomów;
kryształy mogą wykazywać różną wytrzymałość na odkształcenia w zależności od kierunku
położenia siły; w kryształach anizotropowych światło rozchodzi się z różnymi prędkościami, w
zależności od kierunku padania i polaryzacji1
6. Dlaczego ciała stałe pod wpływem ogrzewania zwiększają swoją objętość?
Odpowiedź: drgania atomów wokół położeń równowagi w ciele stałym nie są symetryczne, to
znaczy, kiedy atomy oddalają się od siebie, przebywają większą drogę od położenia równowagi,
niż kiedy się do siebie zbliżają. Średnio znajdują się więc w czasie silnych drgań dalej od siebie,
niż kiedy drgania są słabe. Ponieważ w wyższej temperaturze drgania są silniejsze, ciało
ogrzane rozszerza się.
1
Polaryzacja światła jest zjawiskiem, w którym światło ujawnia swoje właściwości jako fala poprzeczna.
Długość ciała po zwiększeniu się jego temperatury można wyznaczyć ze wzoru:
l- długość końcowa ciała
l0- długość początkowa
α- współczynnik rozszerzalności liniowej w zakresie temperatur od T0 do T, jednostką tego
współczynnika jest
7. Teraz cos o sprężystości ciał stałych, a dokładniej o tzw. sprężystości postaci. O takiej
sprężystości mówimy, jeżeli pewna siła działająca na ciało odkształca je (zmienia jego kształt), a
gdy ta siła zniknie ciało wraca do pierwotnego stanu (kształtu). Dlatego też o sprężystości
postaci mówimy jedynie omawiając ciała stałe, ponieważ zarówno ciecze jak i gazy swojego
kształtu nie posiadają, a jedynie przyjmują kształt naczynia. Jednak ciecze mogą posiadać tzw.
sprężystość objętości (ciała stałe też).
8. Zjawiskiem sprężystości ciał stałych przy tzw. ściskaniu i rozciąganiu, rządzi prawo Hooke'a
które mówi:
Przyrost długości ciała pod wpływem siły rozciągającej w granicach sprężystości jest
wprost proporcjonalny do tej siły i do długości początkowej, a odwrotnie
proporcjonalny do pola powierzchni przekroju poprzecznego.
9. Źródłem pola magnetycznego są poruszające się ładunki
elektryczne. W atomach poruszają się elektrony, zatem
poruszające się wokół jąder elektrony są źródłem pola
magnetycznego wytwarzanego przez atom.
10. Ze względu na własności magnetyczne materię dzielimy na diamagnetyki, paramagnetyki i
ferromagnetyki.
11. Diamagnetyki- ciała niewytwarzające własnego pola magnetycznego; ich atomy mają dwa elektrony
na powłoce walencyjnej. Kiedy umieścimy diamagnetyk w zewnętrznym polu magnetycznym na
elektrony walencyjne będzie działać siła Lorentza, która spowoduje powstanie słabo wypadkowego
pola magnetycznego. Pole będzie skierowane przeciwnie do zewnętrznego pola magnetycznego
wywołującego ten efekt
12. Paramagnetyki- atomy tych ciał mają nieparzystą liczbę elektronów na powłoce walencyjnej lub na
niezapełnionych powłokach wewnętrznych; atomy pragmatyków wytwarzają własne pole
magnetyczne, które w przybliżeniu znoszą się z polami magnetycznymi wytworzonymi przez
sąsiednie atomy
13. Ferromagnetyki- ciała, które posiadają zdolność wytwarzania własnego pola magnetycznego,
wywołanej uporządkowaniem pól magnetycznych wytwarzanych przez sąsiadujące ze sobą atomy
sieci krystalicznej.
Ferromagnetyk to substancja o bardzo silnych własnościach magnetycznych. Własności te biorą się
stąd, że każdy atom ferromagnetyka wytwarza własne pole magnetyczne. Co więcej atomy te mają
tendencję do ustawiania się w ten sposób, aby ich pole magnetyczne miało ten sam kierunek, co pole
magnetyczne atomów sąsiednich. W rezultacie tworzą się duże obszary (w porównaniu z rozmiarami
pojedynczego atomu), w których pole magnetyczne ma stały kierunek. Te obszary
nazywamy domenami magnetycznymi.
a) Nienamagnesowany ferromagnetyk
b) Namagnesowany ferromagnetyk