Оригинальные учебные работы для студентов


Аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат

Введение Долгое время казалось, что самое интересное в Физике - это исследования микромира и микрокосмоса. Именно там пытались найти ответы на наиболее важные, фундаментальные вопросы, объясняющие устройство окружающего мира. А сейчас образовался третий фронт исследований - изучение твёрдых тел. Почему же так важно исследовать твёрдые тела? Огромную роль, конечно, играет здесь практическая деятельность человека. Твёрдые тела - это металлы и диэлектрики, без которых немыслима электротехника, это - полупроводники, лежащие в основе современной электроники, магниты, сверхпроводники, конструкционные материалы.

Подписи к слайдам:

Словом, можно утверждать, что научно-технический прогресс в значительной мере основан на использовании твёрдых тел. Но не только практическая сторона дела важна при их изучении. Сама внутренняя логика развития науки - физики твёрдого тела - аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат к пониманию важности коллективных свойств больших систем. Твёрдое тело состоит из миллиарда частиц, которые взаимодействуют между. Это обусловливает появление определённого порядка в системе и особых свойств всего количества микрочастиц.

Так, коллективные свойства электронов определяют электропроводность твёрдых тел, а способность тела поглощать тепло - теплоёмкость - зависит от характера коллективных колебаний атомов при тепловом движении.

Коллективные свойства объясняют все основные закономерности поведения твёрдых тел. Структура твёрдых тел многообразна. Тем не менее, их можно разделить на два больших класса: Общая характеристика аморфных тел Не все твёрдые тела - кристаллы. Существует множество аморфных тел. У аморфных тел нет строгого порядка в расположении атомов.

Только ближайшие атомы - соседи располагаются в некотором порядке. Но строгой направленности по всем направлениям одного и того же элемента структуры, которая характерна для кристаллов в аморфных телах. Часто одно и аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат же вещество может находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии.

Например, кварц SiO2, может быть как в кристаллической, так и в аморфной форме кремнезем. Кристаллическую форму кварца схематически можно представить в виде решётки из правильных шестиугольников. Аморфная структура кварца также имеет вид решётки, но неправильной формы. Наряду с шестиугольниками в ней встречаются пяти и семиугольники.

Бернал провёл интересные опыты: В результате шарики деформировались в многогранники. Оказалось, что при этом образовывались преимущественно пятиугольные грани, а многогранники в среднем имели 13,3 грани.

АМОРФНЫЕ ТЕЛА

Так что какой-то порядок в аморфных веществах определённо. К аморфным телам относятся стекло, смола, канифоль, сахарный леденец и др. В отличие от кристаллических веществ аморфные вещества изотропны, то есть их механические, оптические, электрические и другие свойства не зависят от направления.

У аморфных тел нет фиксированной температуры плавления: Переход аморфного вещества из твердого состояния в жидкое не сопровождается скачкообразным изменением свойств. Физическая модель аморфного состояния до сих пор не создана. Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твёрдыми телами и жидкостями.

Презентация на тему "Аморфные тела"

Их атомы или молекулы располагаются в относительном порядке. Понимание структуры твёрдых тел кристаллических и аморфных позволяет создавать материалы с заданными свойствами. При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно твёрдым телам, и текучесть, подобно жидкости.

Так, при кратковременных воздействиях ударах они ведут себя как твёрдые тела и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии аморфные тела текут. Проследим за куском смолы, который лежит на гладкой поверхности.

Аморфные материалы: их свойства, применение в современной технике, способы получения

Постепенно смола по ней растекается, и, чем выше температура смолы, тем быстрее это происходит. Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твёрдые тела.

Текучестью они почти не аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат, но по мере повышения температуры постепенно размягчаются их свойства всё более и более приближаются к свойствам жидкостей.

Это происходит потому, что с ростом температуры постепенно учащаются перескоки атомов из одного положения в другое. Определённой температуры тел у аморфных тел, в отличие от кристаллических. При охлаждении жидкого вещества не всегда происходит его кристаллизация.

В стеклообразном состоянии могут находиться простые вещества углерод, фосфор мышьяк, сера, селеноксиды например, бора, кремния, фосфорагалогениды, халькогениды, многие органические полимеры. В этом состоянии вещество может быть устойчиво в течение длительного промежутка времени, например, возраст некоторых вулканических стекол исчисляется миллионами лет. Физические и химические свойства вещества в стеклообразном аморфном состоянии могут существенно отличаться от свойств кристаллического вещества.

Например, стеклообразный диоксид германия химически более активен, чем кристаллический. Различия в свойствах жидкого и твердого аморфного состояния определятся характером теплового движения частиц: Под действием механических нагрузок или при изменении температуры аморфные тела могут закристаллизоваться. Реакционная способность веществ в аморфном состоянии значительно выше, чем в кристаллическом.

Главный признак аморфного от греческого "аморфос" - бесформенный состояние вещества - отсутствие атомной или молекулярной решетки, то есть трехмерной периодичности структуры, характерной для кристаллического состояния.

Существуют вещества, которые в твердом виде могут находиться только в аморфном состоянии. Это относится к полимерам с нерегулярной последовательностью звеньев. Аморфные металлические сплавы Аморфные металлические сплавы металлические стёкла -- это металлические твёрдые вещества, в которых отсутствует дальний порядок в расположении атомов.

Это придаёт им целый ряд существенных отличий от обычных кристаллических металлов. Аморфные сплавы были впервые получены в 1960 г. Дувезом, однако их широкие исследования и промышленное использование начались спустя десятилетие -- после того, как в 1968 г.

В настоящее время известно несколько сотен аморфизирующихся систем сплавов, достаточно подробно изучены структура и свойства металлических стёкол, расширяется область их применения в промышленности. Известны методы катапультирования капли на холодную пластину, распыление струи газом или жидкостью, центрифугирование капли или струи, расплавление тонкой пленки поверхности металла лазером с быстрым отводом тепла массой основного металла, сверхбыстрое охлаждение из газовой среды и др.

Использование этих методов позволяет получать ленту различной ширины и толщины, проволоку и порошки. Наиболее эффективными способами промышленного производства аморфной ленты являются охлаждение струи жидкого металла на внешней закалка на диске или внутренней центробежная закалка поверхностях вращающихся барабанов или прокатку расплава между холодными валками, изготовленными из материалов с высокой теплопроводностью.

Методы получения тонкой ленты путем закалки из расплава: Расплав, полученный в индукционной печи, выдавливается нейтральным газом из сопла и затвердевает при соприкосновении с поверхностью вращающегося охлаждаемого тела холодильника. Различие состоит в том, что в методах центробежной закалки и закалки аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат диске расплав охлаждается только с одной стороны. Основной проблемой является получение достаточной степени чистоты внешней поверхности, которая не соприкасается с холодильником.

Метод прокатки расплава позволяет получить хорошее качество обеих поверхностей ленты, что особенно важно для аморфных лент, используемых для головок магнитной записи. Для каждого метода имеются свои ограничения по размерам лент, поскольку есть различия и в протекании процесса затвердевания, и в аппаратурном оформлении методов. Если при центробежной закалке ширина ленты составляет до 5 мм, то прокаткой получают ленты шириной 10 мм и. Метод закалки на диске, для которого требуется более простая аппаратура, позволяет в широких пределах изменять ширину ленты в зависимости от размеров плавильных тиглей.

Разрабатываются установки с максимальной вместимостью тигля аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат 50 кг. Во всех установках для закалки из жидкого состояния металл быстро затвердевает, растекаясь тонким слоем по поверхности вращающегося холодильника. При постоянстве состава сплава скорость охлаждения зависит от толщины расплава и характеристик холодильника. Толщина расплава на холодильнике определяется скоростью его вращения и скоростью истечения расплава, т.

Большое значение имеет правильный выбор угла подачи расплава на диск, позволяющий увеличить длительность контакта металла с холодильником. Скорость охлаждения зависит также от свойств самого расплава: Для получения тонкой аморфной проволоки используют разные методы вытягивания волокон из расплава. Известен метод, состоящий в получении аморфной проволоки путем максимально быстрого вытягивания расплава в стеклянном капилляре рис.

Этот метод также называют методом Тейлора. Волокно получается при протягивании расплава одновременно со стеклянной трубкой, при этом диаметр волокна составляет 2-5 мкм. Главная трудность здесь состоит в отделении волокна от покрывающего его стекла, что, естественно, ограничивает составы аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат, аморфизируемых данным методом. E -- модуль Юнга.

Прочность реальных металлов на два-три порядка ниже -- лишь прочность нитевидных кристаллов усов приближается к теоретической. Для аморфных сплавов также типичны близкие к теоретической прочности значения в0,040,05Еу?

ЗАГАДОЧНЫЕ АМОРФНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Это обусловлено, во-первых, более низкими по сравнению с кристаллами модулями упругости, а во-вторых, спецификой механизмов деформации и разрушения. Коэффициент Пуассона аморфных сплавов обычно близок к 0,4 -- это промежуточное значение между кристаллическими металлами 0,3 и жидкостью 0,5. Довольно неожиданным свойством аморфных сплавов является их способность к пластическому течению. В кристаллах, как известно, пластическое поведение обеспечивается движением дислокаций.

Но в теле без трансляционной симметрии дислокации в классическом понимании невозможны, и следовало бы ожидать, что аморфные вещества будут абсолютно хрупкими. Неорганические стёкла ведут себя аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат так, однако в аморфных металлах пластическая деформация всё-таки происходит.

Способность к деформации связана, как и для кристаллов, с коллективизированным ненаправленным характером металлической связи. При этом удаётся реализовать ту высокую прочность, которая заложена в аморфных телах при условии подавления хрупкого разрушения при напряжениях меньше предела текучести. Пластическая деформация аморфных сплавов может быть гомогенной, когда деформируется каждый элемент объёма и образец испытывает однородную деформацию, и негомогенной, когда пластическое течение локализуется в тонких полосах сдвига.

При этом скорость деформации пропорциональна приложенному напряжению. Вязкость з по мере развития деформации непрерывно растёт, и с повышением температуры этот рост ускоряется по аррениусовскому закону. Степень пластической деформации аморфные вещества в природе в технике и в быту реферат гомогенном течении практически неограничена, и при правильно подобранных условиях можно добиться эффекта сверхпластичности с деформацией в сотни процентов.

VK
OK
MR
GP