Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері

Булану, сублимация, балқу және кристалдану. Аморф денелер

жүктеу/скачать 0,97 Mb. бет 35/37 Дата 31.01.2023 өлшемі 0,97 Mb. #64050 түрі Лекция

Булану, сублимация, балқу және кристалдану. Аморф денелер Қатты денелерде, сұйықтар сияқты, басқа молекулалармен тартылысты жеңуге жеткілікті энергиясы болатын молекулалар болады, олар сұйық немесе қатты дене бетінен ұшып шығып, өзін қоршаған кеңістікке өте алады. Бұл процесс сұйықтар үшін булану, қатты денелер үшін — сублимация деп аталады. 112-сурет Сұйықтардың булануы кез-келген температурада жүреді, бірақ, температура жоғарылаған сайын оның жүру қарқыны артады. Булану процесімен қатар, оны компенсациялайтын будың сұйыққа конденсациялану процесі жүреді. Егер бірлік уақыт ішінде, сұйықтың бірлік бетінен ұшып шығатын молекулалар саны будан сұйыққа өтетін молекула санымен бірдей болса, булану және конденсациялану процестерінің арасында динамикалық тепе-теңдік орнайды. Өз сұйығымен тепе-теңдікте болатын бу, қаныққан бу деп аталады (§ 62). Көптеген қатты денелер үшін жай температурада болатын сублимация процесі елеусіз болады, және қатты дене бетіндегі будың қысымы аз болады; ол температура жоғарылаған сайын артады. Нафталин, камфора сияқты заттар қарқынды сублимацияланады, оны олардың өздеріне тән өткір иісінен байқауға болады. Сублимация вакуумда ерекше қарқынмен өтеді, мұның осы қасиеті айналарды жасауда қолданылады. Сублимацияның әйгілі мысалы бұл — мұздың буға айналуы — кірдің аязда кебуі. Егер қатты денені қыздырсақ, оның ішкі энергиясы артады. Температура жоғарылаған сайын, кристалдық тор бұзылғанға дейін бөлшектердің тербеліс амплитудасы артады, — қатты дене балқиды. 114, а суретте Т (Q) тәуелділігі көрсетілген, мұндағы Q — дененің балқу кезінде алатын жылу мөлшері. Қатты денеге жылудың берілгеніне қарай, оның температурасы артады, ал Tбал балқу температурасында дененің қатты күйден сұйық күйге өтуі басталады. Бүкіл кристалл балқығанға дейін, Tбал температурасы тұрақты болып қалады, толық балқудан кейін, сұйық температурасы қайтадан жоғарылайды. Қатты дененің Tбал –ға дейін қызуы, оны сұйық күйге өткізбейді, себебі, зат бөлшектерінің энергиясы кристалдық торды бұзуға жеткілікті болуы керек, сондықтан да кристалл толық балқығанға дейін, Tбал = const болады. Осыдан кейін, берілетін жылу, сұйық бөлшектерінің энергиясын арттыруға кетеді және оның температурасы арта бастайды. 1 кг затты балқытуға қажетті жылу мөлшері меншікті балқу жылуы деп аталады. 113-сурет Егер сұйықты салқындатсақ, онда бұл процесс кері бағытта жүреді (114, б;сурет, Q' — кристалдану кезінде берілетін жылу мөлшері): бастапқыда, сұйық температурасы түседі, сосын, Tбал-ға тең тұрақты температурада, кристалдану басталады, ол аяқталғаннан кейін, кристалдың температурасы төмен түсе бастайды. Заттың кристалдануы үшін, кристалдану центрлері болу керек, оларға түзілетін заттың кристалдары ғана емес, қоспалар, күйе, шаң, т.б. кристалдық туындылар жатады. Таза сұйықтағы кристалдану центрінің болмауы, микроскопиялық кристалдардың пайда болуын қиындатады, сонда зат, сұйық күйде қала тұрып, кристалдану температурасынан төмен температураға дейін салқындайды, осы кезде аса салқындатылған сұйық пайда болады (114, б-суретте оған штрихталған қисық сәйкес кеелді). Зат қатты тоңазытқан кезде, кристалдану центрлері жылдам пайда болады да, зат тез кристалданады. Тұтқырлығының мәні үлкен болғандықтан, аса тоңазытқан сұйықтар қатты денелер сияқты, өз пішінін сақтай отырып, аққыштық қасиетін жояды. Бұл денелер аморф денелер деп аталады; оларға қарамайлар, шайыр, сургуч, шыны жатады. Аморфты денелер, аса тоңазытқан сұйықтар бола отырып, изотропты болады, яғни, олардың қасиеттері барлық бағытта бірдей; оларға, сұйықтар сияқты, бөлшектерінің жақын орналасуы тән; бірақ сұйықтардан айырмашылығы, бөлшектерінің қозғалысы өте баяу болады. Аморфты денелердің бір ерекшелігі, олардың белгілі бір балқу температурасы болмайды, яғни, одан төмен болған кезде қатты, одан жоғары болған кезде сұйық күйде болатынын білу мүмкін емес. Тәжірибелерден белгілі, аморф денелерде, уақыттың өтуімен, кристалдану процесі байқалады, мысалы, шыныда майда кристалдар пайда болады; ол мөлдірлігін жоғалтып, күңгірттеніп, поликристалл денеге айналады. Кейінгі кезде, халық шаруашылығында, полимерлер кең тараған. Бұл органикалық аморф денелер, оны құрайтын молекулалар химиялық (валенттілік) байланыспен байланысқан көптеген бірдей молекулалар тізбегінен тұрады. Полимерлерге табиғи (крахмал, ақуыз, каучук, өзек және т.б.), және жасанды (пластмасса, резина, полистирол, лавсан, капрон және т.б.) органикалық заттар жатады. Полимерлерге беріктік пен иілгіштік қасиеттер тән; кейбір полимерлер өзінің бастапқы ұзындығынан 5-10 есе көп созылуға шыдайды. Бұл олардың ұзын молекулалық тізбектерінің деформация кезінде не тығыз домалақ түрінде жиналу, не түзу сызық тәрізді созылу мүмкіндігімен түсіндіріледі. Полимерлердің иілгіштік қасиеті температураның белгілі бір аралығында байқалады, одан төмен болғанда, олар қатты және нәзік болады, ал жоғары болса, сынбайтын, созылмалы болады. Синтетикалық полимерлі материалдар көптеп жасалғанымен, (жасанды талшықтар, құрылыс материалдары, былғарының, металдың орнына жүретін заттар және т.б.), полимерлер теориясы толық өңделген жоқ. Оның дамуын қасиеттері белгілі полимерлерді синтездеуді талап ететін заманауи техниканың сұраныстары анықтайды. 114-сурет жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу: