Какими свойствами обладает тело
Создавай пару с тем,
кто тоже путешествует
Знакомься с теми, кто хочет отказаться от приложений для знакомств и начать путешествовать с любимым человеком
Вступить в клуб
2 года назад
+3
Прежде чем переходить к самим свойствам, я хотел бы подготовить вас к тому факту, что на Земле все относительно, и твердое тело может быть не таким уж и твердым, например, как кусок поролона. Да, всем хорошо известен данный искусственный материал: он довольно мягкий на ощупь, но все равно выступает в роли твердого тела. При изучении свойств твердых тел все выглядит точно так же.
Свойства твердых тел. Электропроводность
Хочется побольше рассказать о двух самых важных свойствах твердых тел: электропроводности и теплопроводности.
Электропроводностью называют свойство того или иного вещества проводить через себя ток.
Для каждого материала существует свой показатель проводимости тока, но всех их принято распределять по трем группам:
- проводники;
- полупроводники;
- диэлектрики.
Хорошими проводниками, которые можно использовать для человеческих нужд, являются металлы. В этой группе выделяют медь и алюминий. Большое количество свободных заряженных частиц в составе металлов позволяет им с легкостью переносить ток.
Диэлектрики наоборот не имеют заряженных частиц и блокируют проход тока через себя, поэтому в качестве изоляции используют резину, пластмассы и т.п.
Полупроводники сочетают в себе свойства вышеперечисленных групп. Материалы подобные кремнию могут проводить ток только в одну сторону или блокировать его. Без открытия этого свойства — человечество сегодня использовало бы деревянные счеты в качестве калькулятора.
Теплопроводность
Суть теплопроводности состоит в том же, что и электропроводности, только место электричества занимает тепловая энергия. И здесь на первом месте оказываются металлы.
Для хорошей проводимости необходимы плотные соединения атомов в структуре материала, а таким материалом как раз является металл. Он хорошо справляется, если необходимо передавать или рассеивать тепловую энергию, обладает прочностью и долговечностью.
Когда цель заключается в сбережении (удержании) тепла, то используют пористые материалы с низким уровнем проводимости: пенопласт, минеральная вата и подобные.
2 года назад
+3
Мне кажется, что большая часть всех тел в мире именно твердые. Возможно, такое мнение из-за узкого кругозора или потому что твердые тела объемные и видимые по-сравнению, например, с газом. Но, все же, они представляют интерес, и хочется узнать, что из себя представляют именно твердые тела и какими свойствами обладают.
Научный взгляд на понятие «твердого тела»
Все понимают, что стул, стол, кровать — всё это твердые тела, но что, если взглянуть с точки зрения науки? Это один из видов состояний, в которых могут перебывать вещества. Хочу напомнить, что всего их четыре:
- газ;
- жидкость;
- твердое тело;
- плазма.
Так вот, твердые тела отличаются своей стабильной формой и тем, что у их атомов происходят совсем маленькие колебания, то есть, они почти неподвижны. Также различают разные виды твердых тел, такие как: аморфные и кристаллические.
Особенности твердых тел
Можно выделить ряд интересных фактов, связанных с данными телами. Например, при повышении температуры твердые вещества переходят в состояние жидкое или даже газообразное. Но когда я скажу название этого процесса, то все сразу станет ясно — это плавление. Впрочем, существует процесс перехода из газообразного обратно в твердое — сублимация. Если же из жидкого — кристаллизация. Стоит отметить, что существуют переходы и между твердыми состояниями, при которых происходит изменение внутренних структур тел.
Твердые тела и их свойства
Свойства делятся на три вида:
- механические;
- электромагнитные;
- термические.
Для механических характерно сохранение формы тела в покое и деформация при воздействии каких-либо внешних сил. Если деформация для определенного тела чересчур велика, то оно разрушается. Также к механическим относится проведение звука. Что касается электромагнитных, они могут проводить, плохо проводить или не проводить ток (собственно, диэлектрики и проводники). Перейду к тепловым свойствам. Самым важным является температура плавления. Когда температура меняется, происходит деформация тела, так как повышение температуры содействует расширению тела.
2 года назад
+4
Поскольку я заканчивал строительный факультет, а по специальности инженер, кому, как не мне, знать какими свойствами обладают твердые тела. Помню, как мучился с сопроматом, который сдал только на третий раз! Поэтому особое внимание хочу уделить механическим свойствам.
Что означает термин «твердое тело»
Прежде всего, это одна из четырех разновидностей агрегатного состояния вещества, для которого характерно в первую очередь постоянство формы. По сути, упорядоченность молекул — главный признак, что определяет тело как твердое — имеет определенный объем и его практически невозможно сжать. При этом наблюдается свойство выдерживать значительную нагрузку благодаря плотности. Наука классифицирует твердые тела следующим образом:
- аморфное тело — кристаллическая решетка слабо выражена;
- кристалл — у этих веществ наблюдается строго упорядоченная решетка;
- композитное тело — по сути, искусственное образование, где сочетаются жесткий «каркас» и кристаллический наполнитель.
Особый интерес вызывают так называемые жидкие кристаллы, что обладают одновременно свойствами твердого и жидкого тела. При этом, одно из главных свойств — неодинаковое прохождение света в веществе.
Деформация
В это понятие входит изменение объема либо формы, что сопровождается некоторыми изменениями на молекулярном уровне. Итак, существуют следующие виды:
- сжатие — сокращение расстояния между рядами молекул;
- растяжение — в этом случае расстояние увеличивается;
- кручение — ряды как бы проворачиваются относительно друг друга;
- сдвиг — при этом ряды молекул сдвигаются относительно друг друга, однако расстояние между рядами неизменно;
- изгиб — в этом случае одновременно наблюдается растяжение и сжатие рядов.
При этом, подобные нарушения структуры вызывают противодействие со стороны самого вещества — упругость. Это обусловлено электромагнитной связью, что возникает при взаимодействии молекул в решетке. Таким образом, эта сила задает форму вещества, а в случае деформации стремится вернуть молекулы в исходное положение. Главное правило взаимодействия сил заключается в их противоположной направленности относительно друг друга.
3 года назад
+4
Твердые вещества почти не сжимаются, то есть, сохраняют свою форму. Отличаются твердые тела своей пластичностью. Под нагрузкой такие тела либо раскалываются (стекло), либо восстанавливают свою форму (резина). Твердые вещества по-разному проводят тепло и ток. Например, металлы хорошие проводники, а графит — плохой. Все физические свойства твердых тел зависят от химической связи их молекулярной решетки.
Ваш ответ
Как написать хороший ответ?
Виды тел в физике
В зависимости от того, из чего состоят физические тела, различают несколько их видов. Так, они бывают:
- твёрдыми;
- жидкими;
- газообразными.
В первом случае в их составе — твёрдые вещества, и они имеют определённую форму. Можно привести такие примеры физических тел: песчинка, валун, автомобиль, стол. В окружающем человека мире их множество — как природные, так и рукотворные. Последние называются предметами.
Второй вид — жидкие объекты, например, вода в стакане. Их характерная черта состоит в том, что они не имеют собственной формы и принимают очертания предмета, внутри которого находятся. Так, жидкость в стакане будет иметь одну форму, в аквариуме или бензобаке — другую.
Третий вид — газообразные. Для них характерно то, что при отсутствии ограничений они свободно распространяются в окружающей среде. Их очертания (форма), как и во втором случае, определяются границами внешнего твёрдого объекта (ёмкости). В отличие от жидких, в соответствии со свойствами газов, они заполняют весь доступный объём.
Принципиальная разница в свойствах
Твёрдые, жидкие и газообразные тела обладают значительными отличиями. С точки зрения физики, они вызваны разным строением веществ, из которых эти объекты состоят, и разной степенью притяжения их молекул. Так, твёрдые вещества бывают:
- Кристаллическими — расположение молекул или атомов (ионов) в них строго упорядочено.
- Аморфными — не имеют определённого порядка расположения.
- Высокомолекулярными, в которых положение атомов в молекулах определено, но сами молекулы располагаются в веществе хаотично.
Частицы в твёрдом веществе и, соответственно, твёрдом физическом объекте, сильно притягиваются друг к другу и находятся в постоянном движении. В жидкости притяжение слабее, но все же его достаточно для того, чтобы такие вещества сохраняли свою структуру, но не хватает для удержания формы жидких веществ, поэтому под действием силы тяжести жидкости принимают форму сосуда.
Связь между структурными частицами в газах ещё более слабая. Молекулы (атомы) в них расположены на расстоянии, значительно превышающем собственный размер частиц. Поэтому газы можно сильно сжать, но формы они не имеют, заполняя весь предоставленный объём.
Свойства веществ определяют характеристики состоящих или изготовленных из них объектов.
Текучесть как свойство
Несмотря на значительные отличия, у твёрдых и жидких тел есть и сходные свойства. Существуют так называемые мягкие объекты, занимающие промежуточное положение и обладающие свойствами и одних, и других. Например, характерную для жидкостей текучесть могут показывать и твёрдые объекты или вещества, такие как сапожный вар, лёд, даже некоторые металлы. Последние демонстрируют свойства жидкостей при воздействии высокого давления.
Так, если соединить два металлических куска в необходимой последовательности, можно под высоким давлением получить прочное соединение — они как бы спаяются в единое целое. Интересно, что нагревать их до температуры плавления для этого не потребуется. Таким методом на основе диффузии (взаимного проникновения частиц) получают некоторые металлические сплавы.
Простые и составные
Применяется ещё одна классификация, в зависимости от того, имеются ли в телах составные части. Так, составным называют такое из них, которое имеет неоднородное строение и представляет собой комбинацию (соединение) нескольких простых, считающихся однородными. Такая классификация была принята для проведения упрощённых расчётов при работе с физическими телами, в которых не учитываются изменения внутреннего состояния реальных объектов, а также разрушения вследствие приложенной извне силы.
Например, человека, при изучении его путём теоретических исследований в качестве физического объекта, корректно рассматривать, как совокупность простых форм — цилиндров, шаров (если пренебречь тем, что любое человеческое тело имеет полости).
Тела и вещества
Из определения физического тела следует, что обозначаться этим термином могут абсолютно все предметы вокруг, созданные как человеком, так и природой. Кристаллики соли, предметы мебели и оргтехники, воздух в воздушном шаре, вода в стакане — все они имеют признаки физических тел: определённый объём и массу, размеры и т. д.
Все физические объекты состоят из различных веществ. Чтобы разобраться, что в физике понимают под термином «физическое тело», необходимо различать эти понятия. Слово «вещество» — название качественного проявления материи. В физике его рассматривают как форму материи, не имеющую заряда и обладающую массой покоя. С точки зрения химии, вещество — вид материи, состоящий из молекул, ионов или атомов, обладающий определёнными химическими свойствами, а значит, и вступающий в те или иные химические реакции. Изучать вещества в рамках соответствующих задач могут как физика, так и химия.
Вещество образует физический объект, занимая определённое свободное пространство. Так, золото — это вещество, а золотое кольцо — тело. Другой пример: вода является веществом, а её капля или вода в ёмкости — тело.
Принятые в науке приближения
В современной физике в определённых случаях рассматривают некие абстрактные тела с идеальными характеристиками. Это прежде всего касается механики. В этом разделе рассматривается движение идеальных физических точек, которые не имеют массы и прочих физических свойств. Для поставленных задач эти величины не имеют значения, ими можно пренебречь.
При расчётах также нередко используется абстрактное понятие абсолютно твёрдого тела. Отличаться от обычных оно будет отсутствием смещения центра массы и неподверженностью любым деформациям.
Абсолютно чёрное тело — ещё одна абстракция, используемая в термодинамике. Под ней понимают объект, который способен поглотить абсолютно любое электромагнитное излучение, достигшее его поверхности. Стоит отметить, что оно само может испускать излучение, если таковы условия задачи, и визуально может быть не только чёрным. То, каким будет спектр его излучения, связано только с температурой абсолютно чёрного объекта.
Ещё одно приближение: любой рассматриваемый в физической задаче предмет по умолчанию считается шарообразным, если его форма не имеет значения.
Природные явления и тела
Возникновение физической науки связано именно с необходимостью исследования поведения физических объектов и их взаимодействия между собой, а также с природными явлениями. Так, создание рукотворных предметов особой конструкции способно задержать движение природной стихии во время шторма, защитить от ураганов. Катастрофические последствия землетрясений для людей преодолеваются путём проектирования и возведения строений особой формы, обладающих определёнными свойствами.
Другой пример: создание автомобиля особой конструкции, позволяющей уменьшить его повреждения при контакте с другими твёрдыми объектами во время автокатастрофы. Всё это стало возможным, благодаря изучению закономерностей взаимодействия физических объектов (тел) между собой, с природными и другими явлениями.
Пройти этот сложный путь физика смогла за много столетий и самые значительные открытия, несомненно, ещё впереди.
Твердое тело является одним из трех основных состояний материи, наряду с жидкостью и газом. Материя — это вещество вселенной, атомы, молекулы и ионы, которые составляют все физические вещества. В твердом теле, эти частицы плотно упакованы вместе и не могут свободно перемещаться внутри вещества. Молекулярное движение для частиц в твердом теле ограничено очень малыми колебаниями атомов вокруг их фиксированных положений; поэтому твердые тела имеют фиксированную форму, которую трудно изменить. Твердые тела также имеют определенный объем, то есть они сохраняют свой размер независимо от того, как вы пытаетесь их изменить.
Твердые вещества делятся на две основные категории: кристаллические твердые вещества и аморфные твердые вещества, основанные на том, как расположены частицы.
Кристаллические твердые вещества
Кристаллические твердые вещества или кристаллы рассматриваются как настоящие твердые тела. Минералы представляют собой кристаллические твердые вещества. Обычная поваренная соль является одним из примеров такого твердого вещества. В кристаллических твердых телах атомы, ионы или молекулы расположены упорядоченно и симметрично во всем кристалле. Самая маленькая повторяющаяся структура твердого тела называется элементарной ячейкой, которая похожа на кирпич в стене. Элементарные ячейки объединяются в сеть, называемую кристаллической решеткой. Существует 14 типов решеток, называемых решетками Браве (названных в честь Августа Браве, французского физика 19-го века), и они классифицируются на семь кристаллических систем, основанных на расположении атомов — кубическую, гексагональную, тетрагональную, ромбоэдрическую, орторомбическую, моноклинную и триклинную.
Кроме регулярного расположения частиц, твердые тела обладают несколькими другими характерными свойствами. Они, как правило, вообще несжимаемы, а это означает то, что их нельзя сжать в более мелкую форму. Из-за повторяющейся геометрической структуры кристалла, все связи между частицами имеют равную силу. Это значит, что кристаллическое твердое тело будет иметь определенную точку плавления, поскольку применение тепла одновременно разрушит все связи.
Кристаллические твердые вещества также проявляют анизотропию. Это означает, что такие свойства, как показатель преломления (сколько света изгибается при прохождении вещества), проводимость (насколько хорошо он проводит электричество) и прочность на растяжение (сила, необходимая для его разрыва), будут варьироваться в зависимости от направления, от которого была применена сила. Кристаллические твердые вещества также проявляют свойство расщепления — при разрыве части будут иметь выровненную поверхность или прямые края.
Типы кристаллических твердых веществ
Существует четыре типа кристаллических твердых тел: ионные твердые тела, молекулярные твердые тела, сетевые ковалентные твердые тела и металлические твердые тела.
Ионные твердые тела
Ионные соединения образуют кристаллы, которые состоят из противоположно заряженных ионов — положительно заряженного катиона и отрицательно заряженного аниона. Из-за сильного притяжения между противоположными зарядами требуется много энергии для преодоления ионных связей. Это означает, что ионные соединения имеют очень высокую температуру плавления, часто между 300 и 1000 градусов по Цельсию.
Хотя сами кристаллы являются твердыми, хрупкими и непроводящими, большинство ионных соединений можно растворить в воде, образуя раствор свободных ионов, который будет проводить электричество. Они могут быть простыми двойными солями, такими как хлорид натрия NaCl или поваренная соль, где один атом металлического элемента — натрия, связан с одним атомом неметаллического элемента — хлора. Они также могут состоять из многоатомных ионов, таких как нитрат аммония NH4NO3. Многоатомные ионы представляют собой группы атомов, которые разделяют электроны — это называется ковалентная связь, они функционируют в соединении, как если бы они составляли один заряженный ион.
Молекулярные твердые вещества
Молекулярные твердые вещества состоят из ковалентно связанных молекул, притягиваемых друг к другу электростатическими силами — это называется Силы Ван—дер—Ваальса. Поскольку ковалентная связь предполагает совместное использование электронов, а не прямой перенос этих частиц, общие электроны могут проводить больше времени в электронном облаке более крупного атома, вызывая слабую или смещающуюся полярность. Это электростатическое притяжение между двумя полюсами — диполями, значительно слабее, чем ионное или ковалентное связывание, поэтому молекулярные твердые тела, как правило, мягче, чем ионные кристаллы, и имеют более низкие точки плавления — многие из них будут плавиться при температуре менее 100°C. Большинство молекулярных твердых веществ неполярны. Эти неполярные молекулярные твердые вещества не будут растворяться в воде, но будут растворяться в неполярном растворителе, таком как бензол и октан. Полярные молекулярные твердые вещества, такие как сахар, легко растворяются в воде. Молекулярные твердые тела являются непроводящими.
Примеры молекулярных твердых веществ — лед, сахар, галогены, такие как твердый хлор Cl2, соединения, состоящие из галогена и водорода, такие как хлористый водород HCl. Фуллерены также являются молекулярными твердыми веществами.
Ковалентные твердые вещества
В сплошной структуре твердого тела нет отдельных молекул. Атомы ковалентно связаны в непрерывной сети, что в свою очередь приводит к кристаллической структуре. Каждый атом ковалентно связан со всеми окружающими атомами. Ковалентные твердые тела обладают свойствами, аналогичными свойствам ионных твердых тел. Они очень твердые с чрезвычайно высокими температурами плавления, обычно выше 1000 градусов по Цельсию. В отличии от ионных соединений, они не растворяются в воде и не проводят электричество.
Примеры ковалентные твердых веществ — алмазы, аметисты и рубины.
Металлические твердые вещества
Металлы представляют собой непрозрачные, блестящие твердые вещества, которые являются пластичными. Они мягкие и могут быть сформированы или спрессованы в тонкие листы, или даже втянуты в провода. Валентные электроны не передаются и не распределяются, поскольку находятся в ионной и ковалентной связи. Электронные облака соседних атомов перекрываются, так что электроны становятся делокализованными. Электроны перемещаются с относительной свободой от одного атома к другому по всему кристаллу.
Металл можно описать как решетку положительных катионов в «море» отрицательных электронов. Эта подвижность электронов означает, что металлы обладают высокой проводимостью тепла и электричества. Металлы, как правило, имеют высокие точки плавления, хотя заметными исключениями являются ртуть, температура плавления которой составляет минус 38,8 градуса по Цельсию, и фосфор с температурой плавления 44 градуса по Цельсию.
Сплав представляет собой твердую смесь металлического элемента с другим веществом. Хотя чистые металлы могут быть чрезмерно податливыми и тяжелыми, сплавы являютсяболее используемыми. Бронза — сплав меди и олова, а сталь — сплав железа, углерода и других добавок.
Аморфные твердые вещества
В аморфных твердых телах («твердые тела без формы») частицы не имеют повторяющейся структуры решетки. Примерами аморфных твердых веществ являются стекло, резина, гели и большинство пластмасс. Аморфное твердое вещество не имеет определенной температуры плавления. Оно плавится постепенно в определенном диапазоне температур, потому что связи не разрываются все сразу. Аморфное твердое вещество расплавится в мягкое, податливое состояние (свечной воск или расплавленное стекло), прежде чем полностью превратиться в жидкость.
Аморфные твердые тела не имеют характерной симметрии, поэтому они не имеют ровных плоскостей при разрезании — края могут быть изогнуты. Они называются изотропными, поскольку такие свойства, как показатель преломления, проводимость и прочность на растяжение, равны независимо от направления, в котором применяется сила.
???? ???? ????