Номер 3, страница 286 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 8. Твёрдые тела и их превращение в жидкости. Параграф 8.3. Аморфные тела - номер 3, страница 286.

Условие.

3. Как можно объяснить свойства аморфных тел?

Решение.

Свойства аморфных тел объясняются ключевой особенностью их внутреннего строения — отсутствием дальнего порядка в расположении составляющих их частиц (атомов, молекул или ионов). В отличие от кристаллов, имеющих строгую, периодически повторяющуюся структуру (кристаллическую решетку), аморфные тела обладают лишь ближним порядком, то есть упорядоченность в расположении частиц сохраняется только на расстояниях, сопоставимых с размерами самих частиц. Их структура больше напоминает структуру застывшей, чрезвычайно вязкой жидкости. Именно эта структурная особенность лежит в основе всех их характерных свойств.

Отсутствие определенной температуры плавления
У кристаллических тел есть строгая температура плавления, так как для разрушения упорядоченной решетки требуется сообщить всем частицам энергию, достаточную для разрыва связей одинаковой прочности. В аморфных телах из-за хаотичного расположения частиц и разных расстояний между ними прочность связей неодинакова. При нагревании сначала начинают разрываться самые слабые связи, и вещество постепенно размягчается, переходя в текучее состояние в широком диапазоне температур. Этот диапазон называют интервалом размягчения.

Изотропия
Изотропия — это независимость физических свойств (таких как теплопроводность, электропроводность, показатель преломления, механическая прочность) от направления. Поскольку частицы в аморфном теле расположены хаотично, в среднем ни одно из направлений не является выделенным. Поэтому макроскопические свойства вещества оказываются одинаковыми во всех направлениях. Это отличает их от большинства монокристаллов, которые анизотропны (их свойства зависят от направления).

Текучесть
Аморфные тела по своей природе являются переохлажденными жидкостями с очень высокой вязкостью. Это означает, что под действием длительных нагрузок (даже под собственным весом) они могут медленно течь. Классическим, хотя и несколько спорным, примером является утолщение старых оконных стекол в их нижней части за сотни лет. Эта способность к деформации со временем обусловлена отсутствием жесткой кристаллической решетки, которая бы препятствовала смещению частиц.

Неустойчивость (метастабильность)
Аморфное состояние вещества является термодинамически менее устойчивым, чем кристаллическое, и обладает большей внутренней энергией. Это означает, что с течением времени аморфное тело самопроизвольно стремится перейти в более стабильное кристаллическое состояние. Этот процесс называется кристаллизацией или девитрификацией. При обычных условиях он происходит крайне медленно, но может быть ускорен при нагревании.

Ответ: Свойства аморфных тел (отсутствие определенной температуры плавления, изотропия, текучесть, метастабильность) объясняются отсутствием в их внутреннем строении дальнего порядка и наличием лишь ближнего порядка в расположении частиц. Фактически, их структура представляет собой "замороженную" структуру жидкости, что и определяет их физическое поведение.