Бодисын нэгдсэн төлөв. Хатуу ба шингэн

Үндэс n-р зэрэг, түүний шинж чанарууд.

Тооны n-р зэргийн арифметик үндэс нь сөрөг бус тоо, n-р зэрэгэнэ нь a-тай тэнцүү байна.

a тооны n-р зэргийн арифметик язгуурыг илэрхийлнэ

хаана n- язгуур илтгэгч,

a нь радикал илэрхийлэл юм.

Энэ тэмдгийг мөн радикал гэж нэрлэдэг.

Хоёрдугаар зэргийн арифметик язгуурыг квадрат язгуур гэж нэрлээд √, гуравдугаар зэргийн арифметик язгуурыг шоо язгуур гэж o гэж тэмдэглэнэ.

Жишээ нь:

A) ба 2≥0;

б) ба 3≥0;

V)

Арифметикийн тодорхойлолтоос n-р үндэсзэрэг нь n-ийн хувьд ч гэсэн радикал илэрхийлэл нь тэгээс их буюу тэнцүү байх ёстой бөгөөд энэ нь ийм язгуурын утга нь бас сөрөг биш гэсэн үг юм, жишээлбэл: -81 тооны 4-р зэргийн арифметик үндэс нь тийм биш юм. байдаг, учир нь дөрөв дэх зэрэглэлд нэг ч тоо өгөхгүй -81 (барьсан үед жигд зэрэгтэйилэрхийллийн утга нь үргэлж сөрөг биш байдаг).

Хэрэв язгуур экспонент нь сондгой байвал радикал илэрхийлэл нь сөрөг байж болох бөгөөд дараа нь хасахыг баатар тэмдгээс цааш гаргаж болно.

Жишээ нь:

Тэгшитгэл x n =a.

Сондгой n-ийн x n =a тэгшитгэл нь x = өвөрмөц шийдэлтэй байна.

Жишээ нь: x 3 = -125;

x= ;

x=- ;

Тодорхой болгохын тулд шалгаж үзье:

125=-125- зөв.

Хариулт: x=-5.

Тэгшитгэл х n =a тэгш n ба эерэг а нь хоёр үндэстэй

Жишээ нь:

x 1 = ; x 2 =-;

x 1 =2; x 2 = -2.

Та 2 4 =16 ба (-2) 4 =16 гэдгийг шалгах замаар баталгаажуулж болно.

Хариулт: ±2.

Заримдаа та энэ өмчийг ашиглах хэрэгтэй болдог арифметик үндэс n-р зэрэг:

|x|, хэрэв n нь тэгш бол;

Хэрэв n нь сондгой бол x.

x, хэрэв x≥0 бол;

Хэрэв x бол |x|= -x гэдгийг санаарай<0.

Жишээ нь:

.

Учир нь <0, следовательно

Үндэсний үндсэн шинж чанарууд.

n-р зэргийн арифметик язгуурын хувьд квадрат язгуурын хувьд язгуур тэмдгийн доор хүчин зүйл нэмэх, язгуур тэмдгийн доор байгаа хүчин зүйлийг хасах үйлдлүүд байдаг.

Жишээ нь:

Жишээнээс харахад n-р язгуурын тэмдгийн дор үржүүлэгчийг оруулахын тулд заавал байх ёстой

n-р зэрэглэлд хүргэх. Тэгш үзүүлэлттэй тэмдгийн дор бид зөвхөн эерэг үржүүлэгчийг оруулах эрхтэй гэдгийг санах хэрэгтэй, жишээлбэл:

Үржүүлэгчийг үндсэн тэмдгээс ижил аргаар хасдаг, жишээлбэл:

n-р гишүүний томъёо a: a n = a 1 + d · (n - 1)

n-р гишүүний томъёо:

y=kx функц (энд k нь дурын натурал тоо). Шууд пропорциональ, шулуун график.
Үл хөдлөх хөрөнгө:
тодорхойлолтын домэйн - Р
хүрээ - Р
хачин
k >0-ийн хувьд функц нэмэгдэнэ, k хувьд<0 –убывает

Квадрат тэгшитгэлийн үндэс (томьёо)

Тэгшитгэлийн үндэс сүх 2 + bx + в = 0 (а¹ 0) томъёог ашиглан олно . Илэрхийлэл = Д 2 – 4бквадрат тэгшитгэлийн дискриминант гэж нэрлэдэг. Квадрат тэгшитгэл нь дискриминант нь сөрөг биш тохиолдолд жинхэнэ үндэстэй (эсвэл язгуур) байна. .

Хэрэв бол та томъёог хэрэглэж болно

Хэрэв энэ нь систем биш харин зүгээр л тэгшитгэл юм бол алгоритм нь энгийн: 1. зүүн талд үл мэдэгдэх, коэффициентийг нэмнэ; баруун талд байгаа тоонууд, мөн нэмэх (мэдээжийн тэмдгийг харгалзан) 2. баруун талыг үл мэдэгдэх 2 коэффициентээр хуваана. хэрэв коэффициент = 0, баруун талд нь 0 байвал - дурын тоо нь тэгшитгэлийн шийдэл бол коэффициент = 0, баруун талд нь 0 биш бол - тэгшитгэлийн шийдэл байхгүй. Энэ хэсэгт бид авч үзэх болнонэгтгэх төлөвүүд

1. , бидний эргэн тойрон дахь матери оршдог ба нэгтгэх төлөв бүрт байдаг материйн бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч.,

2. Хатуу биеийн байдалШингэн төлөв

3. Тэгээд.

Хийн төлөв Дөрөв дэх нэгтгэлийн төлөвийг ихэвчлэн ялгадаг -.

плазм

Заримдаа плазмын төлөвийг хийн төлөвийн төрөл гэж үздэг.Плазма - хэсэгчлэн эсвэл бүрэн ионжуулсан хий

, ихэвчлэн өндөр температурт байдаг.Плазм

оддын матери ийм төлөвт оршдог тул орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл материйн төлөв юм. Хүн бүртнэгтгэх байдал

физик, химийн шинж чанарт нөлөөлдөг бодисын хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн шинж чанар. Бодис бүр нь нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байж болно. Хангалттай бага температурт бүх бодисууд байдагхатуу төлөв . Гэхдээ тэд халах тусам тэд болдогшингэн , дараа ньхий ..

Цаашид халаахад тэдгээр нь ионжсон (атомууд зарим электроноо алддаг) төлөвт ордог

Тэгээдплазм Χάος Хий

(Голландын хийнээс эртний Грек хэлнээс гаралтай. ) түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох маш сул холбоогоор тодорхойлогддог..

Хий үүсгэдэг молекулууд эсвэл атомууд эмх замбараагүй хөдөлдөг бөгөөд ихэнхдээ бие биенээсээ хол зайд (хэмжээтэй харьцуулахад) байрладаг. Үүний үр дүндхийн хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь үл тоомсорлодог Хийн гол шинж чанарЭнэ нь гадаргуу үүсгэхгүйгээр боломжтой бүх орон зайг дүүргэх явдал юм.

Хийнүүд үргэлж холилддог. Хий бол изотроп бодис юм, өөрөөр хэлбэл түүний шинж чанар нь чиглэлээс хамаардаггүй. Таталцлын хүч байхгүй үеддаралт уушиг- босох.

Хий нь өндөр шахалттай байдаг- даралт ихсэх тусам түүний нягт нь нэмэгддэг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр тэдгээр нь томордог.

Шахсан үед хий шингэн болж хувирдаг, гэхдээ конденсац нь ямар ч температурт тохиолддоггүй, харин чухал температураас доогуур температурт үүсдэг. Чухал температур нь тодорхой хийн шинж чанар бөгөөд түүний молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс хамаардаг. Жишээлбэл, хий гелийтүүнээс доош температурт л шингэрүүлж болно 4.2 К.

Хөргөх үед шингэн фазыг алгасаж хатуу болж хувирдаг хийнүүд байдаг. Шингэнийг хий болгон хувиргах үйлдлийг ууршилт, хатуу биетийг шууд хий болгон хувиргах үйлдлийг ууршилт гэнэ. сублимация.

Хатуу

, бидний эргэн тойрон дахь матери оршдог ба нэгтгэх төлөв бүрт байдаг материйн бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч.нэгтгэх бусад төлөвтэй харьцуулахад хэлбэрийн тогтвортой байдалаар тодорхойлогддог.

Ялгах талстТэгээд аморф хатуу биетүүд.

Бодисын талст төлөв

Хатуу биеийн хэлбэрийн тогтвортой байдал нь хатуу төлөвт байгаа хүмүүсийн дийлэнх нь байдагтай холбоотой юм талст бүтэц.

Энэ тохиолдолд бодисын хэсгүүдийн хоорондох зай бага, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч их байх нь хэлбэрийн тогтвортой байдлыг тодорхойлдог.

Бодисын нэг хэсгийг хувааж, үүссэн хугарлыг шалгах замаар олон хатуу бодисын талст бүтцийг шалгахад хялбар байдаг.

Ихэвчлэн хугарлын үед (жишээлбэл, элсэн чихэр, хүхэр, металл гэх мэт) янз бүрийн өнцгөөр байрладаг жижиг болор ирмэгүүд нь гэрлийн янз бүрийн тусгалын улмаас гялалздаг тод харагддаг.

Талстууд нь маш жижиг тохиолдолд бодисын талст бүтцийг микроскоп ашиглан тодорхойлж болно.

Кристал хэлбэрүүд Бодис бүр үүсдэгталстууд

бүрэн тодорхой хэлбэр.

1. Төрөл бүрийн талст хэлбэрийг долоон бүлэг болгон бууруулж болно.Триклиник

2.(параллелепипед),Моноклиник

3. (суурь дээр параллелограммтай призм),Ромбик

4. (тэгш өнцөгт параллелепипед),Тетрагональ

5. (суурь нь дөрвөлжин хэлбэртэй тэгш өнцөгт параллелепипед),,

6. ГурвалжинЗургаан өнцөгт
(зөв төвлөрсөн суурьтай призм

7. зургаан өнцөгт),Куб

(шоо). Олон бодис, ялангуяа төмөр, зэс, алмаз, натрийн хлорид талстждаг.куб систем ..

Энэ системийн хамгийн энгийн хэлбэрүүд шоо, октаэдр, тетраэдрМагни, цайр, мөс, кварц нь талстждаг зургаан өнцөгт систем.

Байгалийн талстууд, түүнчлэн зохиомлоор олж авсан талстууд нь онолын хэлбэрүүдтэй яг таарах нь ховор байдаг.

Ихэвчлэн хайлсан бодис хатуурах үед талстууд хамтдаа ургадаг тул тэдгээрийн хэлбэр нь тийм ч зөв биш байдаг.

Гэсэн хэдий ч талст хэчнээн жигд бус хөгжиж, хэлбэр нь хэчнээн гажигтай байсан ч нэг бодисын талст гадаргуутай уулзах өнцөг тогтмол хэвээр байна.

Анизотропи Кристал биетүүдийн шинж чанар нь талстуудын хэлбэрээр хязгаарлагдахгүй. Хэдийгээр талст дахь бодис нь бүрэн нэгэн төрлийн боловч түүний олон физик шинж чанар - хүч чадал, дулаан дамжуулалт, гэрэлтэй харьцах харьцаа зэрэг нь болор доторх янз бүрийн чиглэлд үргэлж ижил байдаггүй. Кристаллаг бодисын энэ чухал шинж чанарыг гэж нэрлэдэг.

анизотропи

Кристалуудын дотоод бүтэц. Кристал тор.

Кристалын гадаад хэлбэр нь түүний дотоод бүтцийг тусгадаг бөгөөд талстыг бүрдүүлдэг бөөмс - молекул, атом эсвэл ионуудын зөв зохион байгуулалтаар тодорхойлогддог. Энэ зохицуулалтыг дараах байдлаар илэрхийлж болноболор тор – огтлолцсон шулуун шугамаар үүссэн орон зайн хүрээ. Шугамын огтлолцлын цэгүүдэд -торны зангилаа

- бөөмсийн төвүүд оршдог. Кристал торны зангилаанд байрлах бөөмсийн шинж чанар, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч тухайн талст дээр давамгайлж байгаагаас хамааран дараахь төрлүүдийг ялгадаг.:

болор тор,

1. молекул,

2. атомынШингэн төлөв

3. ион.

4. металл

Молекул ба атомын тор нь ковалент холбоо бүхий бодисуудад, ионы тор нь ионы нэгдлүүдэд, металл тор нь метал ба тэдгээрийн хайлшуудад байдаг.

Атомын болор торуудАтомууд нь атомын тор үүсэх газруудад байрладаг . Тэд хоорондоо холбоотой байдаг.

ковалент холбоо Атомын тортой бодисууд харьцангуй цөөн байдаг. Тэд харьяалагддагалмаз, цахиур

болон зарим органик бус нэгдлүүд. Эдгээр бодисууд нь өндөр хатуулагтай, галд тэсвэртэй, бараг ямар ч уусгагчд уусдаггүй..

Эдгээр шинж чанаруудыг хүч чадлаар нь тайлбарладаг

ковалент холбооАтомууд нь атомын тор үүсэх газруудад байрладаг Молекулын болор торууд.

Молекулууд нь молекулын торны зангилаанд байрладаг молекул хоорондын хүчМолекулын тортой маш олон бодис байдаг. Тэд харьяалагддаг металл бус, нүүрстөрөгч болон цахиураас бусад бүх органик нэгдлүүд.

Молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь ковалент бондын хүчнээс хамаагүй сул байдаг тул молекулын талстууд нь хатуулаг багатай, хайлдаг, дэгдэмхий байдаг.

Ионы болор тор

Эерэг ба сөрөг цэнэгтэй ионууд ээлжлэн ионы тор үүсэх газруудад байрладаг.. Тэд бие биетэйгээ хүчээр холбогддог.

электростатик таталцал Ионы сүлжээ үүсгэдэг ионы холбоо бүхий нэгдлүүд орно.

ихэнх давс, цөөн тооны исэл Хүч чадлаарааионы тор

атомынхаас доогуур, гэхдээ молекулаас өндөр.

Ионы нэгдлүүд нь харьцангуй өндөр хайлах цэгтэй байдаг. Ихэнх тохиолдолд тэдний тогтворгүй байдал тийм ч их биш юм.

Металл болор тор

Металл торны зангилаанд металлын атомууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд эдгээр атомуудад нийтлэг электронууд чөлөөтэй хөдөлдөг.

Металлын болор торонд чөлөөт электронууд байгаа нь тэдгээрийн олон шинж чанарыг тайлбарлаж болно: уян хатан чанар, уян хатан чанар, металл гялбаа, өндөр цахилгаан ба дулаан дамжуулалт. . Тэд хоорондоо холбоотой байдагТалстуудад бөөмс хоорондын хоёр төрлийн харилцан үйлчлэл чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бодисууд байдаг. Тэгэхээр бал чулуунд нүүрстөрөгчийн атомууд хоорондоо ижил чиглэлд холбогддог, болон бусад нь - металл. Иймээс бал чулуун торыг гэж үзэж болно.

атомын , яажметалл Олон тооны органик бус нэгдлүүдэд, жишээлбэл. BeO, ZnS, CuCl , торны зангилаанд байрлах бөөмсийн хоорондох холболт нь хэсэгчлэнион , мөн хэсэгчлэнТэгээд ковалент.

. Тиймээс ийм нэгдлүүдийн торыг завсрын хэсэг гэж үзэж болно

ион

атомын

Бодисын аморф төлөв Аморф бодисын шинж чанар.

Хатуу биетүүдийн дотор талстуудын шинж тэмдэг илрэхгүй хугарсан хэсгүүд байдаг. Жишээлбэл, хэрэв та ердийн шилний хэсгийг хуваах юм бол түүний хугарал нь гөлгөр байх бөгөөд талстуудын хугарлаас ялгаатай нь хавтгай биш, харин зууван гадаргуугаар хязгаарлагддаг.Тэгээд Үүнтэй төстэй зураг нь давирхай, цавуу болон бусад зарим бодисыг хуваах үед ажиглагддаг. Материйн энэ төлөвийг гэж нэрлэдэгаморф

Хоорондын ялгаа талстаморф аажмаар хатуурдаг.

Тодорхой хайлах цэг байхгүй тул аморф биетүүд өөр чадвартай байдаг. Тэдний ихэнх нь шингэн шиг шингэн байдаг, өөрөөр хэлбэл харьцангуй бага хүчний удаан хугацааны үйл ажиллагааны дор тэд аажмаар хэлбэрээ өөрчилдөг. Жишээлбэл, дулаан өрөөнд хавтгай гадаргуу дээр байрлуулсан давирхайн хэсэг хэдэн долоо хоногийн турш тархаж, дискний хэлбэрийг авдаг.

Аморф бодисын бүтэц

Хатуу биетүүдийн дотор талстуудын шинж тэмдэг илрэхгүй хугарсан хэсгүүд байдаг. талст ба аморфбодисын төлөв байдал дараах байдалтай байна.

Кристал дахь бөөмсийн дараалсан зохицуулалт, нэгж эсээр туссан нь талстуудын том талбайд хадгалагддаг ба сайн үүссэн талстуудын хувьд - бүхэлд нь.

Аморф биетүүдэд зөвхөн бөөмсийн байрлалын дараалал ажиглагддаг маш жижиг газар нутагт.

Нэмж дурдахад, олон тооны аморф биетүүдэд энэ орон нутгийн захиалга нь зөвхөн ойролцоо байдаг.

• Энэ ялгааг дараах байдлаар товчхон хэлж болно.,
• болор бүтэц нь урт хугацааны дарааллаар тодорхойлогддог.

аморф биеийн бүтэц - ойролцоо

Аморф бодисын жишээ. Тогтвортой аморф бодисууд орношил (хиймэл ба галт уулын), байгалийн ба хиймэлдавирхай, цавуу, парафин, лав

гэх мэт.

Аморф төлөвөөс талст төлөвт шилжих. Зарим бодисууд талст болон аморф төлөвт хоёуланд нь байж болно.Цахиурын давхар исэл SiO 2 сайн хэлбэртэй хэлбэрээр байгальд олддогкварцын талстууд , түүнчлэн аморф төлөвт ().

ашигт малтмалын цахиур Үүний зэрэгцээталст төлөв нь үргэлж илүү тогтвортой байдаг

. Тиймээс талст бодисоос аморф руу аяндаа шилжих боломжгүй боловч урвуу хувирал - аморфаас талст төлөв рүү аяндаа шилжих боломжтой бөгөөд заримдаа ажиглагддаг.Ийм өөрчлөлтийн жишээ бол

девитрификация- өндөр температурт шилний аяндаа талсжих, түүнийг устгах.

Аморф төлөв Шингэн хайлмалыг хатууруулах (хөргөх) өндөр хурдтай олон бодисыг олж авдаг.Металл болон хайлшаар

аморф төлөв (Дүрмээр бол хайлмал фракцын дарааллаар хэдэн арван миллисекунд хүртэл хөргөсөн тохиолдолд үүсдэг.) мөн талсжих хурд багатай. Тиймээс үүнээс цутгасан бүтээгдэхүүн аморф юм.

Гэвч дэлхийн царцдас буюу галт уулын гүн давхаргын хөргөлтийн явцад талстжихын тулд хэдэн зуун, мянган жил шаардагддаг байгалийн кварц нь галт уулын шилнээс ялгаатай нь бүдүүн талст бүтэцтэй бөгөөд энэ нь гадаргуу дээр хөлддөг тул аморф юм.

Шингэн

Хатуу биеийн байдалШингэн нь хатуу ба хийн хоорондох завсрын төлөв юм. хийн болон талст хоорондын завсрын . Шингэний зарим шинж чанарын дагуу тэдгээр нь ойрхон байнахий , бусдын үзэж байгаагаар - to.

хатуу бодис Энэ нь шингэнийг хий рүү ойртуулдаг, юуны түрүүндТэгээд изотропишингэн чанар

. Сүүлийнх нь шингэний хэлбэрээ амархан өөрчлөх чадварыг тодорхойлдог. Гэсэн хэдий чТэгээд өндөр нягтралтайшахах чадвар бага , бусдын үзэж байгаагаар - to.

шингэн нь тэднийг ойртуулдаг

Шингэний хэлбэрээ амархан өөрчлөх чадвар нь тэдгээрт молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчтэй хүч байхгүй байгааг харуулж байна.

Үүний зэрэгцээ, өгөгдсөн температурт тогтмол эзэлхүүнийг хадгалах чадварыг тодорхойлдог шингэний бага шахалт нь бөөмсийн хооронд хатуу биш боловч мэдэгдэхүйц харилцан үйлчлэлийн хүч байгааг харуулж байна.

Потенциал ба кинетик энергийн хамаарал.

Агрегацын төлөв бүр нь материйн бөөмсийн потенциал ба кинетик энерги хоорондын харилцан хамаарлаар тодорхойлогддог.Хатуу бодисын хувьд бөөмсийн дундаж потенциал энерги нь дундаж кинетик энергиэс их байдаг.

Тиймээс хатуу биетүүдэд бөөмс нь бие биенээсээ тодорхой байрлалыг эзэлдэг бөгөөд зөвхөн эдгээр байрлалтай харьцуулахад хэлбэлздэг.Хийн хувьд энергийн харьцаа эсрэгээрээ байна

Үүний үр дүнд хийн молекулууд үргэлж эмх замбараагүй хөдөлгөөнтэй байдаг бөгөөд молекулуудын хооронд нэгдэх хүч бараг байдаггүй тул хий нь түүнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг үргэлж эзэлдэг.Шингэний хувьд бөөмсийн кинетик ба боломжит энерги нь ойролцоогоор ижил байна

, өөрөөр хэлбэл хэсгүүд нь хоорондоо холбогдсон боловч хатуу биш. Тиймээс шингэн нь шингэн боловч өгөгдсөн температурт тогтмол эзэлхүүнтэй байдаг.

Шингэн ба аморф биетүүдийн бүтэц ижил төстэй байдаг. Шингэнүүдэд бүтцийн шинжилгээний аргыг хэрэглэсний үр дүнд бүтэцшингэн нь аморф биетэй адил юм .Ихэнх шингэнд байдаг

ойрын дараалал

Өгөгдсөн бодисын хайлах цэгээс бага зэрэг давсан бага температурт өгөгдсөн шингэний хэсгүүдийн эмх цэгцтэй байдал өндөр байдаг.

Температур өсөхийн хэрээр буурдаг ба Энэ нь халах тусам шингэний шинж чанар нь хийн шинж чанаруудтай илүү төстэй болдог..

Чухал температурт хүрэхэд шингэн ба хийн ялгаа алга болно.

Шингэн ба аморф биетүүдийн дотоод бүтцийн ижил төстэй байдлаас шалтгаалан сүүлийнх нь ихэвчлэн маш өндөр зуурамтгай чанар бүхий шингэн гэж тооцогддог бөгөөд зөвхөн талст төлөвт байгаа бодисыг хатуу бодис гэж үздэг. Дүрслэхаморф биетүүд

шингэн боловч аморф биетүүдэд энгийн шингэнээс ялгаатай нь бөөмс нь талсттай адил бага зэрэг хөдөлгөөнтэй байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй.

Температур, даралтаас хамааран аливаа бодис нь нэгтгэх янз бүрийн төлөвийг авах чадвартай байдаг. Ийм төлөв бүр нь тухайн агрегацын төлөв байдалд шаардагдах температур, даралтын хүрээнд өөрчлөгдөөгүй тодорхой чанарын шинж чанаруудаар тодорхойлогддог.

Агрегацын төлөв байдлын онцлог шинж чанарууд нь жишээлбэл, хатуу төлөвт байгаа биеийн хэлбэрээ хадгалах чадвар, эсвэл эсрэгээр шингэн биеийн хэлбэрийг өөрчлөх чадвар орно. Гэсэн хэдий ч заримдаа шингэн талст буюу "аморф хатуу биетүүд" гэх мэт бодисын янз бүрийн төлөвүүдийн хоорондох хил хязгаар нь нэлээд бүдгэрч, хатуу бодис шиг уян хатан, шингэн шиг шингэн байж болно.

Агрегатын төлөв хоорондын шилжилт нь чөлөөт энерги ялгарах, нягтрал, энтропи эсвэл бусад физик хэмжигдэхүүнүүдийн өөрчлөлтөөр тохиолдож болно. Агрегацын нэг төлөвөөс нөгөөд шилжихийг фазын шилжилт, ийм шилжилтийг дагалдаж байгаа үзэгдлийг эгзэгтэй үзэгдэл гэнэ.

Мэдэгдэж буй нэгтгэх төлөвүүдийн жагсаалт
	Хатуу
	Атом эсвэл молекулууд нь болор тор үүсгэдэггүй хатуу бодисууд.
Атом эсвэл молекулууд нь болор тор үүсгэдэг хатуу бодисууд.
	Мезофаз
Шингэн болор нь бодис нь шингэний шинж чанар болон талстуудын шинж чанарыг нэгэн зэрэг эзэмшдэг фазын төлөв юм.
	Шингэн
	Хайлах цэгээс дээш ба буцлах цэгээс доош температурт бодисын төлөв байдал.
	Температур нь буцлах цэгээс хэтэрсэн шингэн.
	Температур нь талсжих температураас бага шингэн.
	Чухал цэгээс дээш температурт шингэний төлөв байдал.
	Шинж чанар нь квант нөлөөгөөр нөлөөлдөг шингэн.
		Молекулууд эсвэл атомуудын хооронд маш сул холбоо бүхий бодисын төлөв байдал. Идеал хийг математикийн хувьд тайлбарлах боломжгүй.
	Шинж чанар нь квант нөлөөгөөр нөлөөлдөг хий.
		Системийн аль ч эзэлхүүн дэх нийт цэнэг нь тэгтэй тэнцүү бие даасан цэнэгтэй бөөмсийн багцаар илэрхийлэгдэх нэгтгэх төлөв.
	Материйн төлөв нь глюон, кварк, антикваркуудын цуглуулга юм.
	Цөмүүдийн хооронд глюоны хүчний талбарууд сунадаг богино хугацааны төлөв. Кварк-глюоны плазмын өмнө байдаг.
Квантын хий
	Квантын нөлөөгөөр шинж чанар нь нөлөөлдөг фермионуудаас бүрдэх хий.
	Шинж чанар нь квант нөлөөгөөр нөлөөлдөг бозонуудаас бүрдэх хий.

Нэгдсэн мужууд. Шингэн. Термодинамик дахь үе шатууд. Фазын шилжилтүүд.

Лекц 1.16

Бүх бодисууд нэгтгэх гурван төлөвт байж болно - хатуу, шингэнТэгээд хий. Тэдгээрийн хоорондох шилжилт нь олон тооны физик шинж чанарын огцом өөрчлөлтүүд (нягтрал, дулаан дамжуулалт гэх мэт) дагалддаг.

Агрегацын төлөв нь тухайн бодис байрлах физик нөхцлөөс хамаарна. Бодис дахь агрегацын хэд хэдэн төлөв байх нь түүний молекулуудын (атомуудын) дулааны хөдөлгөөн, өөр өөр нөхцөлд харилцан үйлчлэлийн ялгаатай байдлаас шалтгаална.

Хий- бөөмс нь хоорондоо холбоогүй эсвэл харилцан үйлчлэлийн хүчээр маш сул холбогддог бодисыг нэгтгэх төлөв; түүний бөөмс (молекул, атом) -ын дулааны хөдөлгөөний кинетик энерги нь тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энергиээс ихээхэн давсан тул бөөмс нь бараг чөлөөтэй хөдөлж, байрлаж буй савыг бүрэн дүүргэж, хэлбэрээ авдаг. Хийн төлөвт бодис нь өөрийн эзэлхүүнтэй, өөрийн гэсэн хэлбэртэй байдаггүй. Даралт, температурыг өөрчилснөөр аливаа бодисыг хий болгон хувиргаж болно.

Шингэн болор нь бодис нь шингэний шинж чанар болон талстуудын шинж чанарыг нэгэн зэрэг эзэмшдэг фазын төлөв юм.- хатуу ба хийн хоорондох завсрын бодисыг нэгтгэх төлөв. Энэ нь бөөмсийн өндөр хөдөлгөөн, тэдгээрийн хоорондох жижиг чөлөөт зайгаар тодорхойлогддог. Энэ нь шингэн нь эзэлхүүнийг хадгалж, савны хэлбэрийг авахад хүргэдэг. Шингэн дотор молекулууд хоорондоо маш ойрхон байрладаг. Тиймээс шингэний нягт нь хийн нягтаас (хэвийн даралттай) хамаагүй их байдаг. Шингэний шинж чанар нь шингэн талстыг эс тооцвол бүх чиглэлд ижил (изотроп) байдаг. Халах эсвэл нягтрал буурах үед шингэний шинж чанар, дулаан дамжуулалт, зуурамтгай чанар нь дүрмээр бол хийн шинж чанарт өөрчлөгддөг.

Шингэний молекулуудын дулааны хөдөлгөөн нь нэг тэнцвэрийн байрлалаас нөгөөд үе үе тохиолддог молекулуудын хамтын чичиргээ, үсрэлтүүдийн хослолоос бүрдэнэ.

Хатуу (талст) биетүүд- хэлбэрийн тогтвортой байдал, атомын дулааны хөдөлгөөний шинж чанараар тодорхойлогддог бодисын нэгдлийн төлөв байдал. Энэ хөдөлгөөн нь хатуу бодисыг бүрдүүлдэг атомуудын (эсвэл ионуудын) чичиргээ юм. Чичиргээний далайц нь атом хоорондын зайтай харьцуулахад ихэвчлэн бага байдаг.

Шингэний шинж чанар.

Шингэн төлөвт байгаа бодисын молекулууд хоорондоо бараг ойрхон байрладаг. Молекулууд нь болорын бүх эзэлхүүний туршид эмх цэгцтэй бүтэц үүсгэдэг, тогтмол төвүүдийн эргэн тойронд дулааны чичиргээ хийж чаддаг хатуу талст биетүүдээс ялгаатай нь шингэний молекулууд илүү чөлөөтэй байдаг. Шингэний молекул бүр нь хатуу биеттэй адил хөрш зэргэлдээх молекулуудын нөлөөгөөр бүх талаараа "хавчдаг" бөгөөд тодорхой тэнцвэрийн байрлалд дулааны чичиргээнд ордог. Гэсэн хэдий ч үе үе ямар ч молекул ойролцоох хоосон газар руу шилжиж болно. Шингэн дэх ийм үсрэлт нь ихэвчлэн тохиолддог; тиймээс молекулууд нь талстууд шиг тодорхой төвүүдтэй холбогддоггүй бөгөөд шингэний бүх эзэлхүүнээр хөдөлж чаддаг. Энэ нь шингэний шингэнийг тайлбарладаг. Ойролцоох молекулуудын хүчтэй харилцан үйлчлэлийн улмаас тэдгээр нь хэд хэдэн молекул агуулсан орон нутгийн (тогтворгүй) захиалгат бүлгүүдийг үүсгэж болно. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг ойрын дараалал.

Молекулуудын нягт баглаа боодолтой тул шингэний шахалт, өөрөөр хэлбэл даралтын өөрчлөлтөөр эзлэхүүний өөрчлөлт маш бага байдаг; энэ нь хийтэй харьцуулахад хэдэн арван, хэдэн зуун мянга дахин бага юм. Жишээлбэл, усны эзэлхүүнийг 1% -иар өөрчлөхийн тулд даралтыг ойролцоогоор 200 дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Агаар мандлын даралттай харьцуулахад даралтын энэ өсөлт нь ойролцоогоор 2 км-ийн гүнд хүрдэг.

Шингэн нь хатуу биеттэй адил температурын өөрчлөлтөөр эзлэхүүнээ өөрчилдөг. Маш том биш температурын хувьд эзлэхүүний харьцангуй өөрчлөлт Δ В / В 0 нь температурын өөрчлөлттэй Δ пропорциональ байна Т:

β коэффициент гэж нэрлэдэг эзлэхүүний тэлэлтийн температурын коэффициент. Шингэний хувьд энэ коэффициент нь хатуу бодисоос хэдэн арван дахин их байна. Усны хувьд, жишээлбэл, 20 ° C температурт β ≈ 2 10 –4 К –1, гангийн хувьд - β st ≈ 3,6 10 –5 К –1, кварцын шилний хувьд - β кВ ≈ 9 10 – 6 К – 1.

Усны дулааны тэлэлт нь дэлхий дээрх амьдралын сонирхолтой бөгөөд чухал аномалитай байдаг. 4 хэмээс доош температурт температур буурах үед ус өргөсдөг (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Ус хөлдөх үед томордог тул мөс нь хөлдөж буй усны гадаргуу дээр хөвж үлддэг. Мөсөн доорх хөлдөж буй усны температур 0 ° C байна. Усан сангийн ёроол дахь усны нягт давхаргад температур нь ойролцоогоор 4 ° C байна. Үүний ачаар хөлдөж буй усан сангуудын усанд амьдрал оршин тогтнох боломжтой.

Шингэний хамгийн сонирхолтой шинж чанар бол оршихуй юм чөлөөт гадаргуу. Шингэн нь хийнээс ялгаатай нь цутгаж буй савны эзэлхүүнийг бүхэлд нь дүүргэдэггүй. Шингэн ба хий (эсвэл уур) хооронд интерфэйс үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэний бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад онцгой нөхцөлд байдаг. Шингэний хилийн давхарга дахь молекулууд нь түүний гүн дэх молекулуудаас ялгаатай нь бүх талаараа ижил шингэний бусад молекулуудаар хүрээлэгдсэн байдаггүй. Хөрш зэргэлдээх молекулуудаас шингэн доторх молекулуудын аль нэгэнд нөлөөлж буй молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь дунджаар харилцан нөхөгддөг. Хилийн давхарга дахь аливаа молекулыг шингэний дотор байрлах молекулууд татдаг (хий (эсвэл уур) молекулуудаас өгөгдсөн шингэний молекулд үйлчлэх хүчийг үл тоомсорлож болно). Үүний үр дүнд шингэний гүн рүү чиглэсэн тодорхой үр дүнгийн хүч гарч ирдэг. Гадаргуугийн молекулууд нь молекул хоорондын таталцлын хүчээр шингэн рүү татагддаг. Гэхдээ бүх молекулууд, түүний дотор хилийн давхаргын молекулууд тэнцвэрт байдалд байх ёстой. Гадаргуугийн давхаргын молекулууд болон шингэний доторх хамгийн ойрын хөршүүдийн хоорондох зайг бага зэрэг багасгах замаар энэхүү тэнцвэрт байдалд хүрдэг. Молекулуудын хоорондох зай багасах тусам түлхэх хүч үүсдэг. Хэрэв шингэн доторх молекулуудын хоорондох дундаж зай нь r 0 бол гадаргуугийн давхаргын молекулууд нь арай илүү нягтралтай байдаг тул дотоод молекулуудтай харьцуулахад боломжит энергийн нэмэлт нөөцтэй байдаг. Шахах чадвар нь туйлын бага тул илүү нягт савласан гадаргуугийн давхарга байгаа нь шингэний эзлэхүүнд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй гэдгийг санах нь зүйтэй. Хэрэв молекул гадаргуугаас шингэн рүү шилжвэл молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч эерэг ажил хийнэ. Эсрэгээр, шингэний гүнээс гадаргуу руу тодорхой тооны молекулыг татахын тулд (өөрөөр хэлбэл шингэний гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх) гадаад хүчэерэг ажил хийх ёстой Агадаад, өөрчлөлттэй пропорциональ Δ Сгадаргуугийн талбай:

А ext = σΔ С.

σ коэффициентийг гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент (σ > 0) гэж нэрлэдэг. Тиймээс гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент нь тогтмол температурт шингэний гадаргуугийн талбайг нэг нэгжээр нэмэгдүүлэхэд шаардагдах ажилтай тэнцүү байна.

SI-д гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициентийг joule-ээр хэмждэг метрквадрат (Ж/м2) эсвэл метр тутамд Ньютоноор (1 Н/м = 1 Ж/м2).

Үүний үр дүнд шингэний гадаргуугийн давхаргын молекулууд илүүдэлтэй байдаг боломжит энерги. Боломжит энерги ЭШингэний гадаргуугийн p нь түүний талбайтай пропорциональ байна: (1.16.1)

Системийн тэнцвэрт байдал нь түүний боломжит энергийн хамгийн бага утгатай тохирч байгааг механикаас мэддэг. Үүнээс үзэхэд шингэний чөлөөт гадаргуу нь түүний талбайг багасгах хандлагатай байдаг. Энэ шалтгааны улмаас шингэний чөлөөт дусал бөмбөрцөг хэлбэртэй болдог. Шингэн нь түүний гадаргуутай шүргэгч хүч энэ гадаргууг агшиж (татаж) байгаа мэт ажилладаг. Эдгээр хүчийг нэрлэдэг гадаргуугийн хурцадмал хүч.

Гадаргуугийн хурцадмал хүч байгаа нь шингэний гадаргууг уян харимхай хальс шиг харагдуулдаг бөгөөд цорын ганц ялгаа нь хальсан дахь уян хатан хүч нь түүний гадаргуугийн талбайгаас (жишээ нь, хальс хэрхэн хэв гажилтаас), гадаргуугийн хурцадмал байдлаас хамаардаг. хүч нь шингэний гадаргуугийн талбайгаас хамаардаггүй.

Гадаргуугийн хурцадмал хүч нь хальсны гадаргууг багасгах хандлагатай байдаг. Тиймээс бид бичиж болно: (1.16.2)

Тиймээс гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент σ нь гадаргууг хязгаарлаж буй шугамын нэгж уртад үйлчлэх гадаргуугийн хурцадмал хүчний модуль гэж тодорхойлж болно ( л- энэ шугамын урт).

Шингэн дусал болон савангийн бөмбөлөг доторх гадаргуугийн хурцадмал хүчний үйл ажиллагааны улмаас илүүдэл даралт Δ үүсдэг. х. Хэрэв та оюун ухаанаараа радиусын бөмбөрцөг дуслыг таслав Рхоёр хагас болгон хуваах ба дараа нь тэдгээр нь 2π урттай зүсэлтийн хил дээр хэрэглэсэн гадаргуугийн хурцадмал хүчний нөлөөн дор тэнцвэртэй байх ёстой. Рба π талбайд үйлчлэх илүүдэл даралтын хүч Р 2 хэсэг (Зураг 1.16.1). Тэнцвэрийн нөхцөлийг дараах байдлаар бичнэ

Шингэн, хатуу ба хийн хоорондох хилийн ойролцоо шингэний чөлөөт гадаргуугийн хэлбэр нь шингэний молекул ба хатуу молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс хамаардаг (хийн (эсвэл уур) молекулуудтай харилцан үйлчлэлцэхийг үл тоомсорлож болно). Хэрэв эдгээр хүч нь шингэний молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс их байвал шингэн нойтонхатуу биетийн гадаргуу. Энэ тохиолдолд шингэн нь хатуу биетийн гадаргууд өгөгдсөн шингэн-хатуу хосын шинж чанар бүхий тодорхой хурц өнцөгт θ-д ойртоно. θ өнцгийг гэж нэрлэдэг холбоо барих өнцөг. Хэрэв шингэний молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч нь хатуу молекулуудтай харилцан үйлчлэх хүчнээс давсан бол контактын өнцөг θ нь мохоо болж хувирна (Зураг 1.16.2(2)). Энэ тохиолдолд тэд шингэн гэж хэлдэг нойтон бишхатуу биетийн гадаргуу. Үгүй бол (өнцөг - хурц) шингэн нойтонгадаргуу (Зураг 1.16.2(1)). At бүрэн чийглэхθ = 0, at бүрэн чийгшүүлэхгүйθ = 180 °.

Капиллярын үзэгдлүүджижиг диаметртэй хоолойд шингэний өсөлт, уналт гэж нэрлэдэг - хялгасан судаснууд. Нойтон шингэн нь хялгасан судсаар дамждаг, чийгшдэггүй шингэн нь доошилдог.

Зураг 1.16.3-т тодорхой радиустай капилляр хоолойг харуулав r, доод төгсгөлд нь ρ нягттай чийгшүүлэх шингэн болгон буулгана. Капиллярын дээд төгсгөл нээлттэй байна. Капилляр дахь шингэний өсөлт нь капилляр дахь шингэний баганад үйлчилж буй таталцлын хүч нь үүссэн хэмжээтэй тэнцүү болтол үргэлжилнэ. ФКапиллярын гадаргуутай шингэний хүрэлцэх хилийн дагуу n гадаргуугийн хурцадмал хүч: Ф t = Ф n, хаана Ф t = мг = ρ hπ r 2 g, Ф n = σ2π r cos θ.

Үүнээс үүдэн:

Бүрэн чийглэх үед θ = 0, cos θ = 1. Энэ тохиолдолд

Бүрэн чийггүй θ = 180° бол cos θ = –1, тиймээс, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Ус нь цэвэр шилэн гадаргууг бараг бүрэн норгодог. Эсрэгээрээ мөнгөн ус нь шилэн гадаргууг бүрэн чийгшүүлдэггүй. Тиймээс шилэн хялгасан судсан дахь мөнгөн усны түвшин савны түвшнээс доош буурдаг.