Ushbu maqola kristallanish va erish nima ekanligini tushuntiradi. Suvni yig'ishning turli holatlari misolidan foydalanib, muzlash va eritish uchun qancha issiqlik talab qilinishi va bu qiymatlar nima uchun farq qilishi tushuntiriladi. Poli- va monokristallar o'rtasidagi farq, shuningdek, ikkinchisini ishlab chiqarishning murakkabligi ko'rsatilgan.
Boshqa umumiy holatga oʻtish
Oddiy odam bu haqda kamdan-kam o'ylaydi, lekin u hozir mavjud bo'lgan darajadagi hayot ilmsiz mumkin emas edi. Aynan qaysi? Savol oson emas, chunki ko'plab jarayonlar bir nechta fanlar kesishmasida sodir bo'ladi. Ilm-fan sohasini aniq belgilash qiyin bo'lgan hodisalar kristallanish va erishdir. Ko'rinib turibdiki, bu erda nima juda murakkab: suv bor edi - muz bor edi, metall shar bor edi - suyuq metall ko'lmak bor edi. Biroq, bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga o'tishning aniq mexanizmlari mavjud emas. Fiziklar o‘rmonga borgan sari chuqurroq kirib borishmoqda, ammo jismlarning erishi va kristallanishi aynan qaysi nuqtada boshlanishini hozircha oldindan aytish mumkin emas.chiqadi.
Biz bilganimiz
Insoniyat hali ham bir narsani biladi. Erish va kristallanish temperaturalarini empirik tarzda aniqlash juda oson. Ammo bu erda ham hamma narsa oddiy emas. Hamma biladiki, suv Selsiy bo'yicha nol darajada eriydi va muzlaydi. Biroq, suv odatda faqat ba'zi nazariy konstruktsiyalar emas, balki ma'lum bir hajmdir. Erish va kristallanish jarayoni bir zumda emasligini unutmang. Muz kubi aniq nol darajaga yetguncha biroz eriy boshlaydi, stakandagi suv shkaladagi bu belgidan bir oz yuqoriroq haroratda birinchi muz kristallari bilan qoplanadi.
Agregatsiyaning boshqa holatiga oʻtishda issiqlik chiqarish va yutilish
Qattiq moddalarning kristallanishi va erishi ma'lum issiqlik effektlari bilan birga keladi. Suyuq holatda molekulalar (yoki ba'zan atomlar) bir-biriga juda qattiq bog'lanmagan. Shu sababli ular "suyuqlik" xususiyatiga ega. Tana issiqlikni yo'qotishni boshlaganda, atomlar va molekulalar ular uchun eng qulay bo'lgan tuzilishga birlasha boshlaydi. Kristallanish shu tarzda sodir bo'ladi. Ko'pincha bir xil ugleroddan grafit, olmos yoki fulleren olinishi tashqi sharoitga bog'liq. Demak, kristallanish va erish qanday davom etishiga nafaqat harorat, balki bosim ham ta'sir qiladi. Biroq, qattiq kristalli strukturaning aloqalarini uzish uchun ularni yaratishdan ko'ra bir oz ko'proq energiya va shuning uchun issiqlik miqdori talab qilinadi. Shunday qilib,modda bir xil jarayon sharoitida erishdan tezroq muzlaydi. Bu hodisa yashirin issiqlik deb ataladi va yuqorida tavsiflangan farqni aks ettiradi. Esda tutingki, yashirin issiqlik issiqlik bilan hech qanday aloqasi yo'q va kristallanish va erish sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini aks ettiradi.
Boshqa yigʻilish holatiga oʻtishda ovoz balandligi oʻzgarishi
Yuqorida aytib o'tilganidek, suyuq va qattiq holatda bo'lgan bog'larning miqdori va sifati har xil. Suyuq holat ko'proq energiya talab qiladi, shuning uchun atomlar tezroq harakat qiladi, doimiy ravishda bir joydan ikkinchi joyga sakrab o'tadi va vaqtinchalik aloqalar hosil qiladi. Zarrachalar tebranishlarining amplitudasi kattaroq bo'lgani uchun suyuqlik ham katta hajmni egallaydi. Qattiq jismda bog'lar qattiq bo'lsa, har bir atom bir muvozanat holati atrofida tebranadi, u o'z pozitsiyasini tark eta olmaydi. Ushbu struktura kamroq joy egallaydi. Shunday qilib, moddalarning erishi va kristallanishi hajmning o'zgarishi bilan birga keladi.
Suvning kristallanish va erish xususiyatlari
Sayyoramiz uchun suv kabi keng tarqalgan va muhim suyuqlik, ehtimol u deyarli barcha tirik mavjudotlar hayotida katta rol o'ynashi bejiz emas. Kristallanish va erish sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori, shuningdek, agregatsiya holatini o'zgartirganda hajmning o'zgarishi o'rtasidagi farq yuqorida tavsiflangan. Ikkala qoidaga ham istisno suvdir. Har xil molekulalarning vodorodi, hatto suyuq holatda ham, qisqa vaqt davomida birlashib, zaif, lekin hali ham emas.nol vodorod aloqasi. Bu universal suyuqlikning ajoyib issiqlik sig'imini tushuntiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu aloqalar suv oqimiga to'sqinlik qilmaydi. Ammo muzlatish (boshqacha aytganda, kristallanish) paytida ularning roli oxirigacha noaniq bo'lib qolmoqda. Biroq, shuni tan olish kerakki, bir xil massadagi muz suyuq suvga qaraganda ko'proq hajmni egallaydi. Bu holat kommunal xizmatlarga katta zarar yetkazadi va ularga xizmat ko‘rsatuvchi odamlar uchun juda ko‘p muammolarni keltirib chiqaradi.
Bunday xabarlar yangiliklarda bir yoki ikki marta koʻp chiqadi. Qishda bir qancha olis aholi punktidagi qozonxonada avariya yuz berdi. Bo‘ron, muz yoki qattiq ayoz tufayli yoqilg‘i yetkazib berishga ulgurmadik. Radiatorlar va kranlarga beriladigan suv isitishni to'xtatdi. Agar u o'z vaqtida drenajlanmasa, tizimni hech bo'lmaganda qisman bo'sh va yaxshisi to'liq quruq qoldirsa, u atrof-muhit haroratiga ega bo'lishni boshlaydi. Ko'pincha, afsuski, bu vaqtda qattiq sovuqlar mavjud. Muz esa quvurlarni sindirib, odamlarni kelgusi oylarda farovon hayot uchun imkoniyatsiz qoldiradi. Shunda, albatta, avariya bartaraf qilinadi, Favqulodda vaziyatlar vazirligining mard xodimlari qor bo'ronidan o'tib, vertolyotda bir necha tonna ko'mirni u yerga tashlashadi, baxtsiz chilangarlar esa qattiq sovuqda tunu-kun quvurlarni almashtiradilar.
Qor va qor parchalari
Muz haqida o'ylaganimizda, ko'pincha bir stakan sharbatdagi sovuq kublar yoki muzlatilgan Antarktidaning keng hududlari haqida o'ylaymiz. Qor odamlar tomonidan o'ziga xos hodisa sifatida qabul qilinadi, bu shunday ko'rinadisuv bilan bog'liq emas. Lekin aslida bu bir xil muz, faqat shaklni aniqlaydigan ma'lum bir tartibda muzlatilgan. Ularning aytishicha, butun dunyoda ikkita bir xil qor parchalari yo'q. AQShdan kelgan olim biznesga jiddiy kirishdi va kerakli shakldagi olti burchakli go'zalliklarni olish shartlarini aniqladi. Uning laboratoriyasi hatto mijoz homiyligidagi terining qorli bo'ronini ham ta'minlay oladi. Aytgancha, do'l, xuddi qor kabi, kristallanishning juda qiziq jarayonining natijasidir - suvdan emas, bug'dan. Qattiq jismning darhol gazsimon agregatga teskari aylanishi sublimatsiya deb ataladi.
Yagona kristallar va polikristallar
Qishda avtobusda oynada muz naqshlarini hamma ko'rgan. Ular transport ichida harorat noldan yuqori bo'lganligi sababli hosil bo'ladi. Bundan tashqari, ko'p odamlar yorug'lik bug'laridan havo bilan birga nafas olib, namlikni oshiradilar. Ammo shisha (ko'pincha nozik bitta) atrof-muhit haroratiga ega, ya'ni salbiy. Suv bug'i uning yuzasiga tegib, juda tez issiqlikni yo'qotadi va qattiq holatga aylanadi. Bir kristall boshqasiga yopishadi, har bir keyingi shakl avvalgisidan bir oz farq qiladi va chiroyli assimetrik naqshlar tez o'sadi. Bu polikristallarga misol. "Poly" lotincha "ko'p" dan olingan. Bunday holda, bir qator mikro qismlar bir butunga birlashtiriladi. Har qanday metall mahsulot ham ko'pincha polikristaldir. Ammo kvartsning tabiiy prizmasining mukammal shakli bitta kristalldir. Yo'nalishning polikristal hajmlarida esa uning tuzilishida hech kim kamchiliklar va bo'shliqlarni topa olmaydiqismlar tasodifiy joylashtirilgan va bir-biriga mos kelmaydi.
Smartfon va durbin
Ammo zamonaviy texnologiyada ko'pincha mutlaqo sof monokristallar talab qilinadi. Misol uchun, deyarli har qanday smartfonning ichaklarida silikon xotira elementi mavjud. Bu butun hajmdagi birorta ham atom ideal joyidan ko'chirilmasligi kerak. Har kim o'z o'rnini egallashi kerak. Aks holda, fotosurat o'rniga siz chiqishda va, ehtimol, yoqimsiz tovushlarni olasiz.
Durbinlarda tungi ko'rish asboblari ham infraqizil nurlanishni ko'rinadiganga aylantiradigan etarlicha hajmli monokristallarga muhtoj. Ularni etishtirishning bir necha yo'li mavjud, ammo ularning har biri alohida g'amxo'rlik va tasdiqlangan hisob-kitoblarni talab qiladi. Monokristallar qanday olinishini olimlar holatning fazaviy diagrammalaridan tushunishadi, ya'ni ular moddaning erishi va kristallanish grafigiga qarashadi. Bunday rasmni chizish qiyin, shuning uchun materialshunoslar bunday grafikning barcha tafsilotlarini aniqlashga qaror qilgan olimlarni ayniqsa qadrlashadi.
