A cristalización de fusión e programación de cambios no estado de agregación da substancia

Este artigo explica o que a cristalización e de fusión. No exemplo de diferentes estados de agregación de auga é explicada, como calor é necesario para conxelación, descongelamento e por que estes valores son distintos. Mostra a diferenza entre o poli- e os cristais individuais, así como a complexidade da fabricación do último.

Movéndose para outro estado de agregación

Unha persoa común pensa sobre este raro, pero a vida no nivel en que hai agora, non sería posible sen a ciencia. ¿Que é iso? Unha pregunta difícil, porque moitos dos procesos que ocorren na interface de varias disciplinas. Fenómenos aos que identificar a área da ciencia é difícil, é a cristalización e de fusión. Parece, así, o que é difícil: non había auga - converteuse en xeo, era unha bola de metal - tornouse unha piscina de metal líquido. Con todo, os mecanismos exactos da transición dun estado de agregación a outro ausente. Física subir máis profundo na selva, senón para prever exactamente en que punto pode iniciar aínda non foron obtidas fusión e cristalización dos corpos.

O que sabemos

Algo que a humanidade aínda sabe. O punto de fusión e de cristalización moi facilmente determinada empíricamente. Pero non todo é tan sinxelo. Todo o mundo sabe que a auga derrete e conxela a cero graos Celsius. Con todo, a auga é xeralmente non só unha construción teórica, unha cantidade específica. Non esqueza que o proceso de fusión e cristalización non é instantánea. O cubo de xeo comeza a derreter máis cedo do que exactamente chega a cero graos, a auga no primeiro vaso é cuberto con cristais de xeo a unha temperatura que supera lixeiramente a marca na escala.

O illamento ea absorción de calor durante a transición cara a un estado diferente da agregación

Cristalización e fusión sólidos acompañado certos efectos térmicos. No estado líquido a molécula (ou, ás veces, átomos) están conectados non é moi axustado. Precisamente por iso, eles teñen a capacidade de "fluxo". Cando o corpo comeza a perder calor, os átomos e as moléculas de comezar a uni-los na estrutura máis cómodo. Así, se produce a cristalización. Moitas veces depende das condicións externas, obtense a partir do mesmo carbono grafito, diamante, ou fulereno. Así, non só da temperatura pero tamén a influencia da presión sobre o camiño pode continuar a cristalización e fusión. Con todo, a fin de destruír a estrutura cristalina da conexión ríxida, que leva un pouco máis enerxía e, en consecuencia, a cantidade de calor que para os crear. Deste xeito, o material pode conxelar máis rápido que os procesos de fusión baixo as mesmas condicións. Este fenómeno é chamado de calor latente, e reflicte a diferenza descrita anteriormente. Recórdese que a calor latente non está relacionado co de calor e, como tal, reflicte a cantidade de calor necesaria para fundir e ocorreu a cristalización.

Cambiar de volume ao cambiar a outro estado agregado

Como xa se mencionou, o número ea calidade dos enlaces nos Estados líquido e sólido son diferentes. Ao estado líquido require máis enerxía, polo tanto, átomos de moverse máis rápido constantemente ir dun lado a outro e creación dunha conexión temporal. Xa que a amplitude das oscilacións das partículas de maiores dimensións, e que o líquido ten un volume maior. Tendo en conta que unha conexión axustado sólida, cada átomo vibra sobre unha posición de equilibrio, é incapaz de deixar a súa posición. Esta estrutura ocupa menos espazo. De xeito que a fusión ea cristalización das substancias acompañado por un cambio no volume.

Propiedades de fusión e de auga de cristalización

Este líquido común e importante para o noso planeta, como a auga non casualmente desempeñar un papel importante na vida dos seres case todos vivos. Descrito anteriormente é a diferenza entre a cantidade de calor necesaria para a cristalización e fusión ocorreu, así como o cambio no volume cando cambiar o estado de agregación. Algunhas excepcións a ambas as regras é a auga. Hidróxeno diferentes moléculas en estado líquido ata conectado brevemente, formando débil, pero aínda non conexión de hidróxeno cero. Isto explica a capacidade de calor moi grande deste fluído universal. Nótese que o fluxo de auga, estas comunicacións non interfiren. Pero o seu papel durante a conxelación (noutras palabras, a cristalización) ata finais permanece incerto. Con todo, hai que recoñecer que o xeo da mesma masa ocupa máis volume que a auga líquida. Este feito está a causar unha serie de danos ás redes de servizos públicos, e ofrece unha serie de problemas que serven o seu pobo.

Non só unha ou dúas veces no informativo brillou tales mensaxes. No inverno, a sala da caldeira dunha aldea remota houbo un accidente. Por mor de tormentas de neve, xeo e xeadas pesada non tiña tempo para conducir combustible. Auga fornecida ao quecemento e billas de batería, máis quente. Se non é o tempo para evacuar, deixando o sistema, polo menos parcialmente baleiro, e é mellor para secar, comeza a adquirir temperatura ambiente. Máis veces que non, por desgraza, neste momento hai fortes xeadas. E o xeo rasgando tubos, deixando a xente sen oportunidade para unha vida cómodo nos próximos meses. Entón, por suposto, eliminar o accidente, valentes Situacións de Urxencia Ministerio, rompendo a nevada que son bombardeados por helicóptero algunhas toneladas de carbón cobizado e mala encanamento nos tubos de modificación do reloxo frío feroces.

Neve e flocos de neve

Imaxinando o xeo, moitas veces pensamos dos cubos frío en un vaso de zume ou as vastas extensións da Antártida conxelado. Neve é percibido polas persoas como un fenómeno particular, que parece non estar relacionado coa auga. Pero, en realidade, é a mesma xeo, só conxelado nunha determinada orde, que determina a forma. Din que dous flocos de neve idénticos en todo o mundo non existe. Un científico estadounidense levaron o asunto en serio e determinou as condicións para obter estas belezas hex desexados forma. Seu laboratorio pode proporcionar aínda unha nevada imaxe Flocos de neve pagado polo cliente de. De feito, granizo, neve e similares, é resultado moi curioso do proceso de cristalización - dende o vapor e non auga. Reconversión do corpo sólido dunha soa vez na unidade gasoso é chamado de sublimação.

Os cristais individuais e policristalino

Todo o mundo xa viu os patróns de xeo do inverno en vidro no autobús. Son formados porque a temperatura no interior do vehículo é superior a cero graos Celsius. E, ademais, unha morea de persoas respirando xunto co aire dos pulmóns pares, proporcionar maior humidade. Pero o vidro (moitas veces sutil único) está á temperatura ambiente, que é un negativo. O vapor de auga, tocalo moi rapidamente perde calor e se transforma nun estado sólido. Sticks un cristal para outro, cada un a seguinte é lixeiramente diferente da anterior, e rapidamente crecer fermosos patróns asimétricos. Este é un exemplo de policristalino. "Poly" - do latín "unha morea". Neste caso, algúns dos Microparts combinados nunha única unidade. Calquera produto de metal - moitas veces policristalino. E aquí é a forma perfecta de prisma de cuarzo natural - é un único cristal. Na súa estrutura, ninguén vai atopar imperfeccións e lagoas, mentres que en volumes policristalinos direccións pezas son dispostas aleatoriamente e non concordaba co outro.

Smartphone e prismáticos

Pero, en tecnoloxía moderna, moitas veces require un completamente puros cristais individuais. Por exemplo, practicamente calquera teléfono contén no seu elemento máis profundo memoria de silicio. Ningún átomo en todo este volume non debe ser movido desde a situación ideal. Todo o mundo ten que tomar o seu lugar. En caso contrario, en vez de fotos que vai obter os sons de saída, e, por riba de todo, desagradable.

Prismáticos, dispositivos de visión nocturna tamén precisa suficientes cristais individuais a granel, que converten a radiación infravermella en luz visible. Métodos para a súa crecente número, pero cada un require cálculos especialmente coidadosos e precisos. Como obtidos cristais individuais, os científicos comprender desde diagramas de fase, é dicir, mirando para un gráfico de fusión ea cristalización do produto. Crear unha imaxe é difícil, polo tanto, científicos de materiais é especialmente apreciado polos científicos que decidiron descubrir todos os detalles da programación.