Какое из перечисленных свойств является обязательным признаком аморфного тела
Сравнение атомной решетки кристаллов и аморфных тел
Амо́рфные вещества́ (тела́) (от др.-греч. ἀ «не-» + μορφή «вид, форма») — конденсированное состояние веществ, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и, (если не были под сильнейшим анизотропным воздействием — сжатием или электрическим полем, например) обладают изотропией свойств, то есть не обнаруживают различия свойств в разных направлениях. Аморфные вещества не имеют определённой точки плавления: при повышении температуры стабильно-аморфные вещества постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (Tg) переходят в жидкое состояние. Вещества, обычно имеющие (поли-)кристаллическую структуру, но сильно переохлаждённые при затвердевании, могут затвердевать в аморфном состоянии, которое при последующем нагреве или с течением времени кристаллизуется (в твёрдом состоянии с небольшим выделением тепла).
Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания) жидкого расплава, или при конденсации паров на охлаждённую заметно ниже температуры плавления поверхность-подложку. Соотношение реальной скорости охлаждения (dT/dt) и характеристической скорости кристаллизации определяет долю поликристаллов в аморфном объёме. Скорость кристаллизации — параметр вещества, слабо зависящий от давления и от температуры (около точки плавления) и сильно зависящий от сложности состава. У металлов и сплавов аморфное состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка сотни и тысячи лет; для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения — долей-десятков миллисекунд . Кварц (SiO2) также имеет низкую скорость кристаллизации, поэтому отлитые из него изделия получаются аморфными. Однако природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вулканов, имеет крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и поэтому аморфного.
Из обычных полимеров (пластмасс) только самый простой (полиэтилен) имеет заметную скорость кристаллизации при комнатной температуре — порядка двух лет для мягкого (ПВД) и нескольких лет (даже с добавками-замедлителями) для твёрдого (ПНД) — уже примерно наполовину кристаллизованного вида. Это одна из причин недолговечности изделий из полиэтилена.
К стабильно-аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск и др. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах заметно ниже температуры стеклования Tg. При температурах намного выше Tg аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.
Структура[править | править код]
Исследования показали, что структуры жидкостей и аморфных тел имеют много общего.
В аморфных и жидких телах наблюдается ближний порядок в упаковке частиц (атомов или молекул).
Также бывают промежуточные полуаморфные (полукристаллические) состояния.
Свойства[править | править код]
Все физические свойства аморфного и поликристаллического состояний одного и того же вещества, кроме плотности, заметно (иногда сильно) отличаются.
Электрические и механические свойства аморфных веществ ближе к таковым для монокристаллов, чем для поликристаллов, из-за отсутствия резких и сильно загрязнённых примесями межкристаллических границ с зачастую абсолютно другим химическим составом. Немеханические свойства полуаморфных состояний обычно являются промежуточными между аморфными и кристаллическими и изотропны.
При внешних воздействиях аморфные вещества обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно кристаллическим твёрдым веществам, и текучесть, подобно жидкости, поэтому моделируются в механике сплошных сред как вязкоупругие среды. Так, при кратковременных воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые вещества и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии (например, растяжении) аморфные вещества текут. Так, аморфным веществом также является смола (или гудрон, битум). Если раздробить её на мелкие части и получившейся массой заполнить сосуд, то через некоторое время смола сольётся в единое целое и примет форму сосуда.
В зависимости от электрических свойств, разделяют аморфные металлы, аморфные неметаллы и аморфные полупроводники.
Литература[править | править код]
- Скрышевский А. Ф. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Высшая школа, 1980. — С. 302-324. — 328 с.
- Шульц М. М., Мазурин О. В. Современное представление о строении стёкол и их свойствах. — Л.: Наука, 1988. — 200 с. — ISBN 5-02-024564-X.
См. также[править | править код]
- Опыт с капающим пеком
- Неньютоновская жидкость
Тест (итоговый) Физика-10
1.Что называют механическим движением тела?
а)Всевозможные изменения, происходящие в окружающем мире.
б)Изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.
в)Движение, при котором траектории всех точек тела абсолютно одинаковы.
2. За первый час автомобиль проехал 40км, за следующие 2 часа ещё 110км. Найдите среднюю скорость движения автомобиля.
а) 40 км/ч б) 50 км/ч в) 110 км/ч г)150 км/ч
3. Движение тела задано уравнением: х=60+5t-10t2. Начальная скорость движения тела = , его ускорение = , перемещение за 1с = .
4.Тело двигалось равномерно на участке _______ с, ускорение на участке 0-5 с = м/с2.
5.Пружину жёсткостью 40Н/м сжали на 2см. Сила упругости равна:
а) 80 Н б) 20 Н в) 8 Н г) 0,8 Н д) 0,2 Н
6.Куда направлен вектор импульса тела?
а) в направлении движения тела б) в направлении ускорения тела;
в) в направлении действия силы г) импульс тела – скалярная величина.
7.На какой высоте потенциальная энергия тела массой 3 кг равна 60 Дж?
а) 2 м б) 3 м в) 20 м г) 60 м д) 180 м
8.Что является лишним в 3-х положениях МКТ:
а) все вещества состоят из частиц б) частицы движутся беспорядочно
в) частицы друг с другом не соударяются г) при движении частицы взаимодействуют друг с другом
9.Масса гелия в сосуде равна 4 г. Сколько атомов гелия находится в сосуде? (молярная масса гелия 4 г/моль)
а)1023 б)4*1023 в) 6*1023 г) 12*1023 д) 24*1023
10. Как изменится давление идеального газа, если средняя квадратичная скорость молекул увеличится в 3 раза?
а) увеличится в 9 раз
б) увеличится в 3 раза
в) уменьшится в 9 раз
г) уменьшится в 3 раза
11. Какое значение температуры по шкале Цельсия соответствует 300 К по абсолютной шкале Кельвина?
а) -573oC б) -27oC в) +27oC г) +573oC
12.Процесс, происходящий при постоянной температуре, называется…
а)изобарным б)изотермическим в)изохорным г)адиабатным
13. Определите работу идеального газа на участке 1→2: а) 1 Дж б) 2 Дж в) 40 Дж г) 80 Дж д) 200 Дж
14.Определите давление одноатомного идеального газа с концентрацией молекул 1021м-3 при температуре 100К.
а) 1,38 Па б) 100 Па в) 138 Па г) 1021 Па
15. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количество теплоты 100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равно КПД машины ?
а) 75% б) 43% в) примерно 33% г) 25%
16.Какое из перечисленных ниже свойств является обязательным признаком аморфного тела?
а) пластичность б) прозрачность в) анизотропия г) изотропия
17.Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров при увеличении расстояния между ними в 3 раза?
а) уменьшится в 3 раза б) увеличится в 3 раза в) увеличится в 9 раз
г) уменьшится в 9 раз
18.Заряд 6 Кл перемещается между точками с разностью потенциалов 2В. Чему равна работа, совершенная кулоновскими силами?
а) 3 Дж б) 12 Дж в) 1/3 Дж 4) 72 Дж
19.Как изменится электроемкость плоского конденсатора при увеличении площади пластин в 2 раза и одинаковом расстоянии между ними?
а) уменьшится в 2 раза б) уменьшится в 4 раза в) увеличится в 4 раза г) увеличится в 2 раза
20.Определить общее сопротивление цепи на рисунке. (R1 = R2 = R3 = 9 Ом; R4 = R5 = 2 Ом; R6 = 4 Ом).
а) 5 Ом б) 35 Ом в) 12 Ом г) 15 Ом д) 42 Ом
21.Какова сила тока в электрической цепи с ЭДС 6В, внешним сопротивлением 11 Ом и внутренним сопротивлением 1 Ом?
а) 2 Ом б) 3 Ом в) 0,5 Ом г) 12 Ом
22.За какое время электрический ток на участке цепи совершает работу 6 Дж, если напряжение на участке цепи равно 2В, а сила тока в цепи 3А?
а) 26 с б) 9 с в) 4 с г) 1 с
23.Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с донорными примесями?
а) в основном
б) в основном дырочной
в) в равной мере электронной и дырочной
24.Какими носителями электрического заряда создается электрический ток в газах?
а) электронами
б) положительными и отрицательными ионами
в) положительными и отрицательными ионами и электронами г) электронами и дырками
25. Задача:
Рабочий с ускорением 1м/с2 тащит по бетонному полу груз, прикладывая при этом силу 250Н. Найдите массу груза, если коэффициент трения μ груза об пол составляет 0,15.
Нормы оценивания: задания №1-24 — 1 балл
Задание №25 — 4 балла
Ответы:
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
б
б
5;-10;55
5-9; 0,4
г
а
а
в
в
а
в
б
в
а
г
г
г
б
г
а
в
г
а
в
100
Аморфные тела (структура диоксида кремния)
Твердые тела разделяют на аморфные и кристаллические, в зависимости от их молекулярной структуры и физических свойств.
В отличие от кристаллов молекулы и атомы аморфных твердых тел не формируют решетку, а расстояние между ними колеблется в пределах некоторого интервала возможных расстояний. Иначе говоря, у кристаллов атомы или молекулы взаимно расположены таким образом, что формируемая структура может повторяться во всем объеме тела, что называется дальним порядком. В случае же с аморфными телами – сохраняется структура молекул лишь относительно каждой одной такой молекулы, наблюдается закономерность в распределении только соседних молекул – ближний порядок. Наглядный пример представлен ниже.
На рисунке слева (а) изображена решетка молекул кварца, а справа (б) расположение молекул кварцевого стекла, которое является аморфным телом.
К аморфным телам относится стекло и другие вещества в стеклообразном состоянии, канифоль, смолы, янтарь, сургуч, битум, воск, а также органические вещества: каучук, кожа, целлюлоза, полиэтилен и др.
Свойства аморфных тел
Особенность строения аморфных твердых тел придает им индивидуальные свойства:
- Слабо выраженная текучесть – одно из наиболее известных свойств таких тел. Примером будут потеки стекла, которое долгое время стоит в оконной раме.
- Аморфные твердые тела не обладают определенной температурой плавления, так как переход в состояние жидкости во время нагрева происходит постепенно, посредством размягчения тела. По этой причине к таким телам применяют так называемый температурный интервал размягчения.
График перехода аморфного тела в жидкое состояние изображен пунктирной линией (2), а график перехода обычного твердого тела в жидкое состояние – сплошной (1).
- В силу своей структуры такие тела являются изотропными, то есть их физические свойства не зависят от выбора направления.
- Вещество в аморфном состоянии обладает большей внутренней энергией, нежели в кристаллическом. По этой причине аморфные тела способны самостоятельно переходить в кристаллическое состояние. Данное явление можно наблюдать как результат помутнения стекол с течением времени.
Стеклообразное состояние
В природе существуют жидкости, которые практически невозможно перевести в кристаллическое состояние посредством охлаждения, так как сложность молекул этих веществ не позволяет им образовать регулярную кристаллическую решетку. К таким жидкостям относятся молекулы некоторых органических полимеров.
Материалы по теме
Однако, при помощи глубокого и быстрого охлаждения, практически любое вещество способно перейти в стеклообразное состояние. Это такое аморфное состояние, которое не имеет явной кристаллической решетки, но может частично кристаллизироваться, в масштабах малых кластеров. Данное состояние вещества является метастабильным, то есть сохраняется при некоторых требуемых термодинамических условиях.
При помощи технологии охлаждения с определенной скоростью вещество не будет успевать кристаллизоваться, и преобразуется в стекло. То есть чем выше скорость охлаждения материала, тем меньше вероятность его кристаллизации. Так, например, для изготовления металлических стекол потребуется скорость охлаждения, равная 100 000 – 1 000 000 Кельвин в секунду.
В природе вещество существует в стеклообразном состоянии возникает из жидкой вулканической магмы, которая, взаимодействуя с холодной водой или воздухом, быстро охлаждается. В данном случае вещество зовется вулканическим стеклом. Также можно наблюдать стекло, образованная в результате плавления падающего метеорита, взаимодействующего с атмосферой – метеоритное стекло или молдавит.
Молдавит, естественное стекло, образованное ударом метеорита, из Беседин, Богемия, Чехия.
Итоговый тест
по физике в 10 классе
1.Что называют механическим движением тела?
а)Всевозможные изменения, происходящие в окружающем мире.
б)Изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.
в)Движение, при котором траектории всех точек тела абсолютно одинаковы.
2. За первый час автомобиль проехал 40км, за следующие 2 часа ещё 110км. Найдите среднюю скорость движения автомобиля. а) 40 км/ч б) 50 км/ч в) 110 км/ч г)150 км/ч
3. Движение тела задано уравнением: х=60+5t-10t2. Начальная скорость движения тела = , его ускорение = , перемещение за 1с = .
4.Тело двигалось равномерно на участке _______ с, ускорение на участке 0-5 с = м/с2.
5.Пружину жёсткостью 40Н/м сжали на 2см. Сила упругости равна:
а) 80 Н б) 20 Н в) 8 Н г) 0,8 Н д) 0,2 Н
6.Куда направлен вектор импульса тела?
а) в направлении движения тела б) в направлении ускорения тела;
в) в направлении действия силы г) импульс тела – скалярная величина.
7.На какой высоте потенциальная энергия тела массой 3 кг равна 60 Дж?
а) 2 м б) 3 м в) 20 м г) 60 м д) 180 м
8.Что является лишним в 3-х положениях мкт:
а) все вещества состоят из частиц б) частицы движутся беспорядочно
в) частицы друг с другом не соударяются в) при движении частицы взаимодействуют друг с другом
9.Масса гелия в сосуде равна 4 г. Сколько атомов гелия находится в сосуде? (молярная масса гелия 4 г/моль) а)1023 б)4*1023 в) 6*1023 г) 12*1023 д) 24*1023
10. Как изменится давление идеального газа, если средняя квадратичная скорость молекул увеличится в 3 раза? а) увеличится в 9 раз в) увеличится в 3 раза а) уменьшится в 9 раз в) уменьшится в 3 раза
11. Какое значение температуры по шкале Цельсия соответствует 300 К по абсолютной шкале Кельвина?
а) -573oC б) -27oC в) +27oC г) +573oC
12.Процесс, происходящий при постоянной температуре, называется…
а)изобарным б)изотермическим в)изохорным г)адиабатным
13. Определите работу идеального газа на участке 1→2: а) 1 Дж б) 2 Дж в) 40 Дж г) 80 Дж д) 200 Дж
14.Определите давление одноатомного идеального газа с концентрацией молекул 1021м-3 при температуре 100К. а) 1,38 Па б) 100 Па в) 138 Па г) 1021 Па
15. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количество теплоты 100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равно К. П.Д. машины?
а) 75% б) 43% в) примерно 33% г) 25%
16.Какое из перечисленных ниже свойств является обязательным признаком аморфного тела?
а) пластичность б) прозрачность в) анизотропия г) изотропия
17.Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров при увеличении расстояния между ними в 3 раза?
а) уменьшится в 3 раза б) увеличится в 3 раза в) увеличится в 9 раз г) уменьшится в 9 раз
18.Заряд 6 Кл перемещается между точками с разностью потенциалов 2В. Чему равна работа, совершенная кулоновскими силами? а) 3 Дж б) 12 Дж в) 1/3 ДжДж
19.Как изменится электроемкость плоского конденсатора при увеличении площади пластин в 2 раза и одинаковом расстоянии между ними?
а) уменьшится в 2 раза б) уменьшится в 4 раза в) увеличится в 4 раза г) увеличится в 2 раза
20.Определить общее сопротивление цепи на рисунке. (R1 = R2 = R3 = 9 Ом; R4 = R5 = 2 Ом; R6 = 4 Ом).
а) 5 Ом б) 35 Ом в) 12 Ом г) 15 Ом д) 42 Ом
21.Какова сила тока в электрической цепи с эдс 6В, внешним сопротивлением 11 Ом и внутренним сопротивлением 1 Ом? а) 2 Ом б) 3 Ом в) 0,5 Ом г) 12 Ом
22.За какое время электрический ток на участке цепи совершает работу 6 Дж, если напряжение на участке цепи равно 2В, а сила тока в цепи 3А? а) 26 с б) 9 с в) 4 с г) 1 с
23.Каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы с донорными примесями?
а) в основном электронной б) в основном дырочной в) в равной мере электронной и дырочной
24.Какими носителями электрического заряда создается электрический ток в газах?
а) электронами б) положительными и отрицательными ионами
в) положительными и отрицательными ионами и электронами г) электронами и дырками
25. Задача: рабочий с ускорением 1м/с2 тащит по бетонному полу груз, прикладывая при этом силу 250Н. Найдите массу груза, если коэффициент трения μ груза об пол составляет 0,15.
1. Нормы оценивания: задания №1балл
Задание №25 — 4 балла
Баллы | Оценка |
12-17 баллов | 3 |
18-25 баллов | 4 |
26-28 баллов | 5 |
Ответы:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
б | б | 5;-10;55 | 5-9; 0,4 | г | а | а | в | в | а | в | б | в | а | г | г | г | б | г | а | в | г | а | в | 100 |
1. Как изменяется внутренняя энергия идеального газа при адиабатическом сжатии?
А. ∆U = 0. Б. ∆U >0. В. ∆U <0. Г. ∆U может иметь любое значение. Д. Внутренняя энергия идеального газа всегда равна нулю.
2. В каком процессе количество теплоты, переданное газу, равно работе, совершенной газом?
А. В изохорном. Б. В изобарном. В. В адиабатном. Г. В изотермическом. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
3. Газу передано количество теплоты 300 Дж, при этом он совершил работу 100 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?
А. 400 Дж. Б. 300 Дж. В. 200 Дж. Г. 100 Дж. Д. 0 Дж.
4. Чему равна работа, совершенная газом при переходе из состояния 1 в состояние 2 (рис. 1)? 
А. 0 Дж. Б. 2000 Дж. В. 4000 Дж. Г. 6000 Дж. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
5. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количество теплоты 100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равен КПД машины?
А. 75%. Б. -43%. В. -33%. Г. 25%. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
6. Какой из графиков (рис. 2) выражает зависимость давления от температуры для ненасыщенного пара? 
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. 5.
7. В цилиндре, герметически закрытом поршнем, находятся вода и насыщенный водяной пар. Как изменится давление в цилиндре, если перемещением поршня объем увеличивается, а температура поддерживается постоянной?
А. Увеличится. Б. Останется неизменным. В. Уменьшится. Г. Может остаться неизменным или уменьшится. Д. Может остаться неизменным или увеличится.
8. Температура кипения воды в открытом сосуде равна 95° С. Какой причиной это может быть вызвано?
А. Атмосферное давление ниже нормального. Б. Атмосферное давление выше нормального. В. Нагревание воды было очень быстрым. Г. Нагревание воды было очень медленным. Д. Ни одна из причин А—Г не могла вызвать понижения температуры кипения.
9. Относительная влажность воздуха в комнате равна 50%. Какое соотношение из приведенных ниже выполняется для показаний сухого Т1 и влажного Т2 термометров?
А. Т1 > Т2 Б. Т1 < Т2 В. Т1 = Т2. Г. Возможны все случаи: Т1 > Т2, Т1 < Т2, Т1 = Т2. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
10. Какое из перечисленных ниже свойств является обязательным признаком любого аморфного тела?
А. Пластичность. Б. Прозрачность. В. Анизотропность. Г. Изотропность. Д. Среди ответов А—Г нет правильного.
11. Внутренняя энергия макроскопических тел зависит …
A. Только от температуры. Б. От температуры и объема. B. Только от объема. Г. От потенциальной и кинетической энергии тела.
12. В процессе нагревания вещество из твердого состояния переходит в жидкое, а затем в газообразное. На рисунке 4 представлен график зависимости температуры вещества от времени при условии постоянного теплообмена Какой участок графика соответствует процессу кипения жидкости? 
А. 1—2. Б. 2—3. В. 3—4. Г. 4—5. Д. 5—6.
13. Переход газа из состояния М в состояние N совершается различными способами: 1, 2, 3, 4 (рис. 5). При каком способе работа газа имеет минимальное значение? 
А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. При всех способах одинаково.
14. При изотермическом сжатии газа его внутренняя энергия…
A. Увеличивается, так как увеличивается кинетическая энергия молекул газа. Б. Уменьшается, так как уменьшается объем газа. B. Увеличивается, так как увеличивается потенциальная энергия молекул газа.
Г. Не изменяется, так как не изменяется температура газа.
15. Температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром, — это …
A. Температура кипения. Б. Температура парообразования. B. Критическая температура. Г. Температура, при которой происходит испарение.