БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ. АНІЗОТРОПІЯ КРИСТАЛІВ Аморфні тіла дуже близькі до рідин. Молекули, атоми, йони аморфних тіл взагалі розташовані хаотично, і тільки всередині невеликих локальних груп, які містять усього кілька частинок, вони розташовані в певному порядку (ближній порядок). Фізичні властивості аморфних тіл (теплопровідність, електропровідність, міцність, оптичні властивості тощо) однакові в усіх напрямках – аморфні тіла ізотропні. Прикладами аморфних тіл можуть бути скло, різні затверділі смоли (янтар), пластики тощо. Аморфні тіла певний час зберігають свою форму, однак унаслідок тривалого впливу вони течуть. Якщо аморфне тіло нагрівати, то воно м’якшає поступово і його перехід у рідкий стан займає значний інтервал температур. У кристалічних тілах частинки речовини (атоми, молекули, йони) розташовані в чітко визначеному порядку. Якщо з’єднати центри положень рівноваги частинок кристалічного тіла, то вийде правильна просторова ґратка (рис. 10.1.), яку називають кристалічною. Рис.10.1. Деякі види кристалічних ґраток: а – проста кубічна; б – об'ємноцентрована кубічна; в – гранецентрована кубічна; г – гексагональна Багато кристалічних речовин мають однаковий хімічний склад, однак через різну структуру кристалічних ґраток відрізняються своїми фізичними властивостями (рис. 10.2). Таке явище називають поліморфізмом. Кристалічні тіла можуть бути монокристалами і полікристалами. Рис.10.2. Різні кристалічні стани вуглецю: а – алмаз; б – графіт Монокристал – тверде тіло, частинки якого утворюють єдину кристалічну ґратку. Фізичні властивості монокристалів залежать від обраного в них напрямку. Залежність фізичних властивостей кристала від обраного в ньому напрямку називають анізотропією. Від напрямку, обраного в кристалі, залежать його теплопровідність, електропровідність, заломлення, прозорість, лінійне розширення та багато інших фізичних властивостей. Полікристали – тверді тіла, які складаються з багатьох хаотично орієнтованих маленьких кристаликів, що зрослися між собою (кристалітів). На відміну від монокристалів полікристалічні тіла ізотропні, тобто їх властивості однакові в усіх напрямках. Більшість металів, які використовує людина, є полікристалами. МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ Деформація – зміна форми та (або) розмірів тіла. Деформація є пружною, якщо після припинення дії зовнішніх сил тіло відновлює свої форму та розміри; деформація є пластичною, якщо форма та розміри тіла не відновлюються. Розрізняють також деформації стиснення (розтягнення), зсуву, вигину, кручення. Коли тіло деформується, його стан змінюється: у будь-якому перерізі тіла виникають сили пружності, що перешкоджають руйнуванню; чим більше деформоване тіло, тим більшими є сили пружності. Стан деформованого тіла характеризується механічною напругою. Фізичну величину, яка характеризує деформоване тіло і дорівнює відношенню модуля сили пружності Fпруж до площі S поперечного перерізу тіла, називають механічною напругою σ: Одиниця механічної напруги в СІ – паскаль: [σ] = 1 Па. Установлено, видовження тіла. що механічна напруга залежить від відносного Відносне видовження ε тіла – фізична величина, яка дорівнює відношенню видовження Δl до початкової довжини l0 тіла: У випадку малих пружних деформацій розтягнення і стиснення механічна напруга σ прямо пропорційна відносному видовженню ε: Коефіцієнт пропорційності Е називають модулем Юнга або модулем пружності. Модуль Юнга характеризує пружні властивості матеріалу. Одиниця модуля Юнга в СІ – паскаль: [Е] = 1 Па. Дефекти кристалів Діаграма деформацій Механічні властивості твердих тіл див. презентацію «Дефекти та невпорядкованість див. презентації «Механічні властивості тв.тіл та рідин», «Деформації_діаграма_міцність»
