Ответьте на вопросы, страница 85 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему монокристаллы анизотропны, а поликристаллы – изотропны?

2. Почему у аморфных тел нет определенной температуры плавления?

3. В чем различие четырех типов решеток: ионной, атомной, молекулярной и металлической?

1. Почему монокристаллы анизотропны, а поликристаллы – изотропны?
Это различие обусловлено их внутренней структурой.
Монокристалл – это твердое тело, представляющее собой один-единственный кристалл. В нем существует строгий дальний порядок в расположении атомов, ионов или молекул, которые образуют единую кристаллическую решетку. Из-за этой упорядоченной, но несимметричной в разных направлениях структуры, физические свойства монокристалла (например, механическая прочность, теплопроводность, скорость распространения света) зависят от выбранного направления. Это свойство называется анизотропией.
Поликристалл состоит из большого числа мелких, сросшихся между собой монокристаллов (называемых кристаллитами или зернами), которые ориентированы в пространстве хаотично. Хотя каждый отдельный кристаллит анизотропен, из-за их случайной ориентации происходит усреднение свойств по всем направлениям. В результате при измерении свойств макроскопического образца поликристалла directional-зависимость исчезает, и тело в целом ведет себя как изотропное, то есть его свойства одинаковы во всех направлениях.

Ответ: Монокристаллы анизотропны, потому что их упорядоченная кристаллическая решетка имеет разное строение и межатомные расстояния в разных направлениях, что приводит к зависимости физических свойств от направления. Поликристаллы изотропны, так как состоят из множества хаотично ориентированных кристаллитов, и их свойства усредняются, становясь одинаковыми во всех направлениях.

2. Почему у аморфных тел нет определенной температуры плавления?
У аморфных тел нет определенной температуры плавления из-за отсутствия у них дальнего порядка в расположении частиц, то есть у них нет кристаллической решетки.
В кристаллических телах все частицы (атомы, ионы) жестко зафиксированы в узлах решетки, и энергия связей между ними примерно одинакова. Чтобы разрушить эту упорядоченную структуру, требуется сообщить системе определенное количество энергии, что происходит при строго определенной температуре – температуре плавления. Во время плавления вся подводимая теплота идет на разрушение решетки, а температура системы остается постоянной.
В аморфных телах (например, стекло, смола, пластик) частицы расположены хаотично, как в жидкости. Из-за этого силы взаимодействия и расстояния между соседними частицами различны. При нагревании аморфного тела сначала начинают разрываться наиболее слабые связи, и тело постепенно размягчается. С дальнейшим повышением температуры рвутся все более прочные связи, и вещество становится все более текучим. Таким образом, переход из твердого состояния в жидкое происходит не скачкообразно при одной температуре, а плавно в некотором интервале температур, который называют интервалом размягчения.

Ответ: У аморфных тел нет определенной температуры плавления, так как в их неупорядоченной структуре частицы связаны силами разной величины. При нагревании эти связи разрываются постепенно, что приводит к плавному размягчению вещества в некотором интервале температур, а не к резкому фазовому переходу.

3. В чем различие четырех типов решеток: ионной, атомной, молекулярной и металлической?
Основные различия между четырьмя типами кристаллических решеток заключаются в виде частиц, находящихся в узлах решетки, и в природе сил, которые связывают эти частицы. Эти различия определяют фундаментальные физические свойства веществ.

Ионная решетка
Частицы в узлах: Положительно и отрицательно заряженные ионы.
Тип связи: Ионная связь – сильное электростатическое притяжение между разноименными ионами.
Свойства: Вещества твердые, но хрупкие, имеют высокие температуры плавления. Являются диэлектриками в твердом состоянии, но проводят электрический ток в расплавах и растворах. Пример: NaCl (поваренная соль), CsCl.

Атомная решетка
Частицы в узлах: Нейтральные атомы.
Тип связи: Ковалентная связь – очень прочная, образованная общими электронными парами. Все атомы в кристалле связаны в единый прочный каркас.
Свойства: Вещества обладают очень высокой твердостью и очень высокими температурами плавления. Большинство из них являются диэлектриками или полупроводниками. Пример: алмаз (C), кремний (Si), кварц (SiO₂).

Молекулярная решетка
Частицы в узлах: Молекулы.
Тип связи: Слабые межмолекулярные силы (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи). Связи внутри молекул (ковалентные) прочные, но между молекулами – слабые.
Свойства: Вещества имеют низкие температуры плавления, небольшую твердость, часто летучи. Являются плохими проводниками тепла и электричества. Пример: лед (H₂O), «сухой лед» (CO₂), нафталин.

Металлическая решетка
Частицы в узлах: Положительные ионы металлов.
Тип связи: Металлическая связь, которая возникает за счет притяжения между положительными ионами и свободно движущимися между ними обобществленными электронами («электронным газом»).
Свойства: Вещества обладают высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью (ковкостью), характерным металлическим блеском. Температуры плавления сильно варьируются. Пример: все металлы (Fe, Cu, Al).

Ответ: Различие типов решеток заключается в частицах, расположенных в их узлах (ионы, атомы, молекулы) и типе связи между ними (ионная, ковалентная, межмолекулярная, металлическая), что в свою очередь определяет характерные физические свойства веществ: твердость, температуру плавления, электропроводность и другие.