Твердые тела

Твердое тело (кристалл) - фазовое состояние вещества, которое характеризуется наличием дальнего порядка в расположении молекул (атомов) и колебательной формой движения частиц.

Дальний порядок заключается в том, что атомы (молекулы) в кристалле расположены со строгой периодической повторяемостью на расстояниях порядка 10⁴-10⁵ межатомных расстояний.

Кристаллической решеткой твердого тела называется трехмерная пространственная периодическая структура, образованная линиями, на пересечении которых находятся центры тяжести колеблющихся атомов или молекул твердого тела.

Наименьший объем кристаллической решетки, отображающий структуру кристалла, называют элементарной ячейкой. Элементарная ячейка представляет собой параллелепипед, его ребра длиной a,b,c и углы α,β,γ между ребрами называются параметрами элементарной ячейки.

По типу физических связей между частицами различают ионные, атомные (ковалентные), металлические и молекулярные кристаллы.

Нарушение периодичности в расположении атомов (молекул) в кристалле называется дефектом кристаллической решетки.

Существует 4 типа дефектов: точечные (вакансии, примесь замещения, междоузельный атом – примесь внедрения), линейные (краевые и винтовые дислокации), плоские – границы соприкосновения зерен, объемные – макроскопические пустоты (поры, каналы) и макроскопические скопления атомов примеси.

Изобарным коэффициентом линейного расширения называется величина, численно равная относительному изменению линейных размеров тела при изменении его температуры на 1 К:

Изобарным коэффициентом объемного расширения твердого тела называют величину, численно равную относительному изменению объема тела при изменении его температуры на 1 К:

Закон Дюлонгом и Пти: все химические элементы имеют одинаковую атомную (молярную) теплоемкость в изохорическом процессе, равную 3R:

Закон Джоуля и Коппа: молярная теплоемкость твердых соединений равна сумме атомных теплоемкостей элементов, входящих в состав этих соединений:

,

z – количество атомов, входящих в состав химической формулы вещества.

Функция распределения М.Планка

Формула Эйнштейна для теплоемкости твердого тела

Формула Дебая для теплоемкости твердого тела

Здесь , , - так называемая температура Дебая.

Фонон – квазичастица, энергия которой соответствует энергии колебания атома на определенной частоте.

ЖИДКОСТИ

Жидкость – фазовое состояние вещества, характеризующееся ближним порядком в расположении атомов (молекул), которые участвуют в сложном движении, являющимся комбинацией колебательного и поступательного движений.

Ближний порядок - упорядоченность в расположении частиц, наблюдаемая в пределах нескольких межатомных расстояний.

Составляющие сил межмолекулярного взаимодействия, касательные к поверхности жидкости, называются силами поверхностного натяжения.

Коэффициентом поверхностного натяжения σ называют физическую величину, численно равную силе поверхностного натяжения, действующей на единичный контур (цепочку молекул единичной длины), находящийся на свободной поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения численно равен работе, которую необходимо совершить для увеличения площади свободной поверхности жидкости на единицу или изменению свободной энергии жидкости при увеличении площади свободной поверхности жидкости на единицу