Номер 12, страница 246 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 30. Состояния вещества - номер 12, страница 246.

Условие.

12. Имеется образец твёрдого тела. С помощью каких опытов можно определить, является это тело кристаллическим или аморфным?

Решение.

Чтобы определить, является ли твёрдое тело кристаллическим или аморфным, можно провести несколько опытов, основанных на различиях в их внутреннем строении и физических свойствах. Кристаллические тела обладают упорядоченной атомной структурой (кристаллической решеткой), в то время как аморфные тела имеют неупорядоченную структуру, подобную замороженной жидкости.

1. Наблюдение за процессом плавления

Этот опыт является одним из самых показательных. Необходимо медленно нагревать образец, непрерывно измеряя его температуру и наблюдая за изменением его агрегатного состояния. Результаты измерений можно представить в виде графика зависимости температуры от времени.

• Если тело кристаллическое, оно будет иметь строго определённую температуру плавления $T_{пл}$. При достижении этой температуры вещество начнёт плавиться, и его температура не будет меняться до тех пор, пока весь образец не перейдёт в жидкое состояние, несмотря на подводимое тепло. На графике нагревания появится горизонтальный участок — «плато».
• Если тело аморфное, у него нет чёткой температуры плавления. Вместо этого оно будет постепенно размягчаться в некотором интервале температур, становясь всё более текучим. На графике нагревания температура будет плавно и непрерывно возрастать без каких-либо плато.

Ответ: Если у тела есть строгая температура плавления (на графике нагревания есть «плато»), то оно кристаллическое. Если тело размягчается в интервале температур, то оно аморфное.

2. Изучение характера излома

Механические свойства также могут указать на тип строения тела. Для этого нужно попытаться расколоть образец.

• Если тело кристаллическое, оно, как правило, раскалывается по определённым направлениям, называемым плоскостями спайности. В результате образуются осколки с плоскими, гладкими гранями, расположенными под определёнными углами друг к другу.
• Если тело аморфное, то из-за отсутствия упорядоченной структуры оно колется хаотично. Поверхности излома у таких тел обычно неровные, часто имеют характерную раковистую форму (как у обычного оконного стекла).

Ответ: Если при раскалывании образуются плоские, гладкие грани, тело, скорее всего, кристаллическое. Если излом неровный, раковистый — тело аморфное.

3. Рентгеноструктурный анализ

Это наиболее точный физический метод, требующий специального оборудования (дифрактометра). Образец облучается пучком рентгеновских лучей, и анализируется картина их рассеяния (дифракции) после прохождения через вещество.

• Если тело кристаллическое, его упорядоченная атомная решётка будет работать как дифракционная решётка. На детекторе получится чёткая дифракционная картина, состоящая из набора ярких пятен или узких колец, расположение которых уникально для каждой кристаллической структуры.
• Если тело аморфное, то из-за хаотичного расположения атомов чёткой картины не будет. Рентгеновские лучи рассеются, образовав на детекторе одно или несколько широких, размытых колец (диффузных гало).

Ответ: Наличие чёткой дифракционной картины из пятен или узких колец указывает на кристаллическую структуру. Наличие размытых, широких гало характерно для аморфного тела.