Номер 3, страница 63, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 15. Использование диффузии для решения практических задач - номер 3, страница 63.

Условие.

3. Почему «свариваются» два куска стали, нагретые до температуры 900 °C, если кузнец кладёт их друг на друга и ударяет молотом по одному, в то время как другой лежит на наковальне?

Решение.

Решение

Процесс, описанный в вопросе, является примером кузнечной сварки. Он возможен благодаря совместному действию высокой температуры и давления, которые запускают физический процесс диффузии в твёрдых телах.

Во-первых, нагрев стали до 900 °C делает её очень пластичной. В этом состоянии металл легко деформируется под ударами молота. Что более важно, при такой высокой температуре атомы в кристаллической решётке металла получают огромную энергию, начинают интенсивно колебаться и становятся способными перемещаться, то есть диффундировать.

Во-вторых, удар молотом создаёт высокое давление. Это давление решает две задачи. Первая — оно сминает микронеровности на поверхностях кусков, обеспечивая их максимально плотный контакт на атомарном уровне. Вторая — оно разрушает и выдавливает из зоны стыка хрупкую оксидную плёнку (окалину), которая образуется на раскалённом металле и мешает прямому контакту атомов железа.

Когда эти два условия — высокая температура и плотный контакт чистых металлических поверхностей — выполнены, начинается процесс взаимной диффузии. Атомы с поверхности одного куска проникают в кристаллическую решётку другого, и наоборот. На месте стыка образуются общие кристаллические зёрна, которые прочно связывают два куска в единое целое. Граница между ними фактически исчезает, и они становятся монолитным куском стали.

Ответ: Два куска стали «свариваются», потому что нагрев до 900 °C делает металл пластичным и сообщает его атомам высокую подвижность, а удар молотом обеспечивает плотный контакт чистых металлических поверхностей (разрушая оксидную плёнку). В этих условиях происходит взаимная диффузия (проникновение) атомов из одного куска в другой, что приводит к образованию единой монолитной детали с общей кристаллической структурой.