Номер 1, страница 328 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Творческие задания. Параграф 70. Механические свойства твёрдых тел. 12. Твёрдое тело. Молекулярная физика - номер 1, страница 328.

Условие.

1. Подготовьте презентацию «Твёрдые тела: виды, структура, области применения».

Решение.

Твёрдые тела — это одно из четырёх основных агрегатных состояний вещества, характеризующееся способностью сохранять объём и форму. Частицы (атомы, молекулы, ионы) в твёрдых телах плотно упакованы и совершают лишь малые тепловые колебания около своих положений равновесия.

Виды

Основная классификация твёрдых тел основана на степени упорядоченности в расположении их частиц. Выделяют две основные группы:

1. Кристаллические тела
Характеризуются наличием дальнего порядка — правильного, периодически повторяющегося в трёх измерениях расположения частиц. Эта упорядоченная структура называется кристаллической решёткой.
- Свойства: наличие определённой температуры плавления, анизотропия (зависимость физических свойств от направления).
- Разновидности:
-- Монокристаллы: представляют собой один большой кристалл (например, алмаз, кварц, монокристаллический кремний).
-- Поликристаллы: состоят из множества мелких, случайно ориентированных кристалликов (зёрен). Большинство металлов и сплавов являются поликристаллами.

2. Аморфные тела
Характеризуются наличием только ближнего порядка в расположении частиц, дальний порядок отсутствует. Их структура напоминает структуру сильно переохлаждённой жидкости.
- Свойства: отсутствие определённой температуры плавления (размягчаются в интервале температур), изотропия (независимость свойств от направления).
- Примеры: стекло, смолы, пластмассы, янтарь.

Ответ: Выделяют два основных вида твёрдых тел: кристаллические, имеющие упорядоченную структуру (кристаллическую решётку) и определённую температуру плавления, и аморфные, со структурой, подобной жидкости, и размягчающиеся в интервале температур.

Структура

Структура кристаллических тел
Определяется типом кристаллической решётки и характером химической связи между частицами в её узлах.
- Кристаллическая решётка: пространственный каркас, в узлах которого находятся частицы. Её структура может быть исследована, например, с помощью рентгеноструктурного анализа, описываемого законом Брэгга-Вульфа: $2d\sin\theta = n\lambda$.
- Типы связи:
-- Ионная связь (в узлах решётки — ионы, например, NaCl). Тела твёрдые, хрупкие, тугоплавкие.
-- Ковалентная связь (атомы связаны общими электронными парами, например, алмаз C, кремний Si). Тела очень твёрдые, с высокими температурами плавления.
-- Металлическая связь (в узлах — ионы металлов, между которыми движется "электронный газ", например, Cu, Fe). Тела пластичны, хорошо проводят ток и тепло.
-- Молекулярная связь (в узлах — молекулы, связанные слабыми силами Ван-дер-Ваальса, например, лёд H₂O, нафталин). Тела легкоплавкие, непрочные.

Структура аморфных тел
Частицы расположены хаотично, сохраняется лишь порядок в расположении ближайших соседей (ближний порядок). Из-за этого аморфные тела часто называют твёрдыми жидкостями. Их структура нестабильна, и со временем они могут самопроизвольно переходить в кристаллическое состояние (процесс расстекловывания).

Ответ: Структура кристаллических тел характеризуется наличием дальнего порядка и описывается кристаллической решёткой с различными типами связей (ионной, ковалентной, металлической, молекулярной). Структура аморфных тел характеризуется только ближним порядком расположения частиц.

Области применения

Применение твёрдых тел определяется их уникальными свойствами, которые, в свою очередь, зависят от их вида и структуры.

Применение кристаллических тел:
- Металлы и сплавы (поликристаллы): строительство, машиностроение, авиация, электротехника (сталь, алюминий, медь).
- Монокристаллы полупроводников (кремний, германий): основа микроэлектроники — транзисторы, микросхемы, солнечные панели.
- Монокристаллы диэлектриков (кварц, рубин, сапфир): ювелирная промышленность, часовые механизмы, создание лазеров, оптика.
- Ионные кристаллы (соли): пищевая и химическая промышленность.

Применение аморфных тел:
- Стекло: остекление зданий, производство посуды, оптоволокно для передачи информации, линзы.
- Пластмассы и полимеры (полиэтилен, ПВХ, полистирол): упаковка, строительство, производство бытовой техники, автомобилей, одежды.
- Каучуки и резины: производство шин, уплотнителей, обуви.
- Природные аморфные вещества (смолы, янтарь): производство лаков, клеев, ювелирных украшений.

Ответ: Области применения твёрдых тел чрезвычайно разнообразны: кристаллические материалы, такие как металлы и полупроводники, являются основой промышленности и электроники; аморфные материалы, такие как стекло и пластмассы, широко используются в строительстве, быту и для создания новых технологий.