![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методичні вказівки до розв’язування задач з розділу «Молекулярна фізика»Стр 1 из 6Следующая ⇒
Задачі на розрахунок параметрів стану ідеального газу можна розподілити на дві основні групи. До першої групи належать задачі, в яких у разі зміни будь-якого з параметрів маса ідеального газу залишається сталою. Причому маса газу може бути не заданою. Тоді задачі можна розв'язувати за об'єднаним газовим законом, частинним випадком якого залежно від сталих параметрів є закони Бойля-Маріотта, Гей-Люссака, Шарля.До другої групи належать задачі із заданою або змінною масою. До них застосовний закон Менделєєва-Клапейрона, причому його записують для кожного стану ідеальних газів. Одержану систему рівнянь з урахуванням додаткових умов розв'язують відносно шуканої величини.
1. Скільки треба затратити теплоти, щоб 0,5кг води при температурі 200С довести до температури кипіння і перетворити у пару?
2. Закриту посудину об’ємом 0,8м3, яка містить 1кг води, нагріли до 1200С. Як треба змінити об’єм посудини, щоб пара у ній стала насиченою?
Розділ: Молекулярна фізика.
Тема: Властивості твердих тіл Мета вивчення: ознайомлення зі структурою, властивостями та застосування рідких кристалів.
План вивчення: 1.Рідкі кристали - структура, властивості, використання. 2.Створення матеріалів із наперед заданими технічними властивостями. 3. Будова полімерів та їх властивості.
1. Рідкі кристали Більшість речовин може перебувати в трьох агрегатних станах — твердому, рідкому й газоподібному. Однак деякі органічні речовини, молекули яких мають ниткоподібну форму або форму плоских пластин, можуть перебувати в особливому стані, маючи одночасно властивості анізотропії і текучості. Цей стан, який поєднує властивості кристала і рідини, називають рідкокристалічним. А речовини, які досить дивовижно поєднують властивості рідин і кристалів, дістали назву рідких кристалів. Вони текучі і утворюють краплі. Правда, їхні краплі можуть мати не сферичну, а видовжену форму. Детальне дослідження показало, що розміщення молекул у них має порядок, не властивий звичайним рідинам і твердим тілам. Якщо в твердих кристалах спостерігається дальній порядок у розміщенні частинок в будь-яких трьох взаємно перпендикулярних напрямах, то в рідких — в одному напрямі (одновісний дальній порядок).
Маючи впорядковану орієнтацію молекул в одному з напрямів, рідкі кристали характеризуються анізотропією фізичних властивостей: поверхневого натягу, електропровідності, магнітних і оптичних характеристик тощо. За механічними властивостями вони нагадують рідини, в'язкість яких коливається від рідкого клею до «твердого» скла. Існують рідкі кристали в певному інтервалі температур, різному для різних речовин. Нагріваючись, вони перетворюються у звичайну рідину, від охолодження стають твердими кристалами. Розрізняють два основних типи рідких кристалів: нематичнйи (від грецького «нема» — нитка) і смектичний (від грецького «смекма» — мило). В нематичних рідких кристалах впорядкованість розташування молекул полягає в тому, що в певному об'ємі, який відповідає одному «монокристалу», поздовжні осі всіх молекул паралельні, а будь-який інший дальній порядок у розміщенні частинок відсутній. У смектичних рідких кристалах молекули розташовані шарами. Найпоширеніший приклад смектичного рідкого кристала — розчин мила у воді. Ті якості мила, які роблять його мийним засобом, безпосередньо пов'язані з його здатністю утворювати рідкі кристали. Мильний розчин складається з великої кількості подвійних шарів молекул мила, розділених шарами води. Коли ми миємо з милом руки, то шари молекул мила легко ковзають один відносно одного і шкіри, забираючи з неї бруд і передаючи його воді. Вже вивчено понад 3000 речовин, які утворюють рідкі кристали. До них належить багато органічних речовин біологічного походження, наприклад дезоксирибонуклеїнова кислота, яка несе код спадкової інформації, і речовина мозку. Багато рідких кристалів мають дуже цінну якість: деякі їх властивості різко змінюються за порівняно незначної зміни зовнішніх умов (температури, електричного і магнітного полів тощо). Це явище знайшло вже практичне застосування: на основі рідких кристалів опрацьовано перетворювач інфрачервоного зображення у видиме, лабораторний прилад для вимірювання коливань температури і т. ін. Рідкі кристали використовуються в різних оптичних індикаторах, наприклад у циферблатах наручних годинників, на яких час фіксується не стрілкою, а зміною цифр
Надзвичайно велике значення рідких кристалів у біології та медицині. Немає сумнівів у тому, що дальші дослідження цих речовин не тільки розширять їх застосування в техніці, а й дадуть змогу проникнути в таємниці біологічних процесів. 2. Створення матеріалів із наперед заданими технічними властивостями Останнім часом у багатьох галузях народного господарства зростають потреби в економічних і високоякісних матеріалах, що мають певні технічні властивості. Для науки й техніки потрібні матеріали досить міцні та особливо стійкі проти нагрівання, дії хімічних реагентів, корозії. В авіації, ракетній, космічній і ядерній техніці, радіоелектроніці прогрес був би просто неможливий без надміцних матеріалів, здатних витримувати температури до 2500 °С і вище. Багато з використовуваних у техніці матеріалів не існує в природному стані — їх створила людина. В сучасній техніці використовується понад 20 тисяч конструкційних і будівельних матеріалів, і їх асортимент з кожним роком зростає за рахунок створення надміцних, жаростійких, хімічно стійких матеріалів та їх сплавів. Але якщо раніше нові матеріали створювалися в результаті простого відбору природних речовин із необхідними властивостями, то нині на основі знання залежності фізичних і хімічних властивостей речовини від її будови (структури) цілеспрямовано створюють матеріали із заздалегідь заданими механічними, тепловими, електромагнітними, оптичними та іншими властивостями. Одним із засобів керування властивостями нових матеріалів є утворення різних сплавів. Сплавляючи в певному співвідношенні різні метали, дістають сплави з бажаними технічними властивостями. В розплавленому стані відбувається активне дифузійне перемішування частинок (іонів, атомів, молекул) вихідних речовин, яке у процесі кристалізації сприяє утворенню сплаву із властивостями, які відрізняються від властивостей його компонентів. Тепер виготовляються і використовуються тисячі металевих сплавів з різноманітними властивостями: дюралюміній (сплав алюмінію з міддю, магнієм і манганом), латунь (сплав міді з цинком), бронза (сплав міді з оловом, алюмінієм або свинцем), бабіт (сплав олова, стибію і міді), легована сталь (сплави заліза з нікелем, кобальтом, хромом та іншими металами) тощо. Тверді металеві сплави мають високу пластичність і міцність. Сплавляючи тугоплавкі метали (вольфрам, хром, ванадій, іридій, молібден тощо), дістають особливо тверді сплави, які використовують для виготовлення металорізального інструменту. На основі титану дістають легкі і надзвичайно міцні сплави, здатні працювати за температури 500—600 °С. За густини 4,5 • 103 кг/м3 титан має модуль пружності приблизно в 2 рази більший, ніж залізо, і в 6 раз більший, ніж алюміній. Ці якості титанових сплавів зробили їх незамінними в надзвуковій авіації, космічній техніці та інших галузях науки і техніки. Для роботи у разі великих механічних навантажень використовувалися переважно метали та їх сплави. Однак метали непридатні в агресивних середовищах або за високих температур, оскільки зазнають корозії, а під час нагрівання стають пластичними і набувають плинності, тобто повільно і безперервно деформуються під впливом навантажень чи механічних напруг. З метою підвищення міцності металів у їх кристалічні решітки вводять атоми інших елементів, таких, як Карбон, Силіцій, Нітроген, Бор. В результаті дістають сполуки металів з Карбоном (карбіди), Силіцієм (силіциди), Бором (бориди), Нітрогеном (нітриди), які дістали назву металоподібних. Ці з'єднання, зберігаючи значною мірою властивості металів (міцність, електропровідність тощо), одночасно набувають і нових (твердість, теплостійкість, хімічна стійкість). Атоми металу і неметалу зв'язуються між собою дуже міцними ковалентно-металевими зв'язками.
Карбіди деяких металів (Титану, Цирконію, Гафнію, Ванадію, Танталу, Ніобію, Молібдену тощо) дуже тверді і тугоплавкі речовини. Підвищення цих цінних якостей досягається в результаті сплавляння між собою різних карбідів чи карбідів з металами: нікелем, кобальтом, хромом тощо. Так, деталі із сплаву карбідів танталу, гафнію і цирконію можуть працювати за температури до 3000 °С. Найтугоплавкішим з усіх відомих матеріалів є сплав карбідів танталу (80 %) і гафнію. Його температура плавлення дорівнює 4215 С.Металоподібні сполуки знаходять широке і різноманітне застосування у сучасній техніці: захисні покриття під час добування жароміцних волокон, в металургії, енергетиці тощо. З кожним роком зростає застосування в техніці так званих бінарних сполук неметалів: Карбону, Силіцію, Нітрогену і Бору, тобто продуктів з'єднання між собою двох різних атомів цих елементів. В кристалічній структурі бінарних сполук атоми зв'язані міцними ковалентними зв'язками. Тому ці речовини відзначаються винятковою твердістю, термостійкістю, вогнетривкістю і хімічною стійкістю. Прикладом такої бінарної сполуки є карбід силіцію БіС, який в техніці називають карборундом. Його дуже широко використовують для виготовлення абразивів, вогнетривів і напівпровідників. Ниткоподібні монокристали карбіду силіцію використовують для армування металів і полімерів та добування в такий спосіб винятково міцних матеріалів. Дуже міцний ковалентний зв'язок утворюють атоми Бору і Нітрогену в кристалічній структурі нітриду бору N6, причому існують три різні форми кристалічних решіток, дві з яких аналогічні алмазу і графіту. Нітрид бору, кристалічна решітка якого схожа з графітом — це білий порошок («білий графіт»), слугує кращим, ніж графіт, змащенням. Нітрид бору, що має кристалічну решітку, аналогічну алмазу, за твердістю не поступається йому і перевищує його за міцністю і термостійкістю. В техніці цей матеріал називають ельбором, кубонітом або боразоном. Різальні й абразивні інструменти, виготовлені на основі ельбору, в 10—20 раз перевищують за стійкістю твердосплавні інструменти. Такими інструментами можна обробляти сталь і чавун, тоді'як алмазні інструменти для цієї мети непридатні: під час розігрівання алмаз перетворюється в графіт.
У багатьох галузях науки і техніки широко використовують чудові механічні, електромагнітні й оптичні властивості монокристалів хімічних елементів і багатьох речовин, насамперед алмазу, рубіну, германію, кварцу, силіцію, сапфіру, ісландського шпату тощо. Але, на жаль, ці монокристали трапляються в природі дуже рідко і в більшості випадків мають тріщини, забруднення, дефекти кристалічної структури. У зв'язку з цим швидкими темпами розвиваються техніка і технологія штучного вирощування, або синтезу монокристалів багатьох хімічних елементів і сполук дуже високої хімічної чистоти з досконалою кристалічною структурою. В Україні виробляються сотні штучних кристалів, у тому числі дорогоцінних і напівдорогоцінних: діамантів, смарагдів, рубінів, гранатів, сапфірів, аметистів, топазів тощо. Вирощені штучні монокристали ні в чому не поступаються природним, а деякі і значно їх перевищують, оскільки в процесі їх виготовлення учені й інженери можуть цілеспрямовано змінювати склад вихідних речовин, умови вирощування і тим самим створювати монокристали з необхідними властивостями. Існують два основні способи вирощування монокристалів: кристалізація із розплаву і кристалізація із розчину. Великим досягненням науки й техніки останніх сорока років була організація промислового виробництва синтетичних алмазів. Вони виявилися кращими за природні: твердіші, менш крихкі і стійкіші проти зношування. Наприклад, алмазні підшипники, які працюють без змащення у хронометрах вищого класу для морських кораблів і в інших особливо точних навігаційних приладах, роблять 60 млн. обертів без помітного зношування. Синтетичні алмази у вигляді порошків, паст і дрібних кристалів також використовують у приладах і деталях, які вимагають великої твердості. їх застосовують для дуже точної обробки важливих деталей машин і приладів, виробів з твердої сталі, кераміки, природних алмазів. Алмазні різці, свердла, пилки, філь’єри і коронки в сотні і тисячі разів довговічніші за звичайні, при цьому обробка ними твердих сплавів і пластиків прискорюється в 6—12 раз. Глибоке буріння свердловин ведеться тепер майже виключно за допомогою алмазного інструменту.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 99; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.217.78.31 (0.016 с.) |