Номер 5, страница 61 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 15. Строение твёрдых тел. Кристаллические и аморфные тела. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 61.

Условие.

5. Приведите примеры монокристаллов и поликристаллов и сравните их свойства.

Решение.

Твердые тела по своей внутренней структуре делятся на кристаллические и аморфные. Кристаллические тела, в свою очередь, могут быть монокристаллами или поликристаллами, которые отличаются строением и, как следствие, свойствами.

Примеры монокристаллов и поликристаллов

Монокристалл — это твердое тело, представляющее собой один-единственный кристалл. Его кристаллическая решетка непрерывна по всему объему. Примерами природных монокристаллов являются алмаз, кварц, рубин, каменная соль (галит). Искусственно выращивают монокристаллы кремния и германия для электроники, синтетические корунды для лазеров и часовых механизмов, а также монокристаллические лопатки турбин.

Поликристалл — это твердое тело, состоящее из множества мелких, хаотично ориентированных друг относительно друга кристалликов (зерен или кристаллитов). Большинство материалов, с которыми мы сталкиваемся в быту и технике, являются поликристаллами. Примерами служат практически все металлы и сплавы (сталь, чугун, алюминий, медь), горные породы (гранит, мрамор), а также керамика, сахар-рафинад и лед.

Ответ: Примеры монокристаллов: алмаз, кварц, монокристалл кремния. Примеры поликристаллов: сталь, медь, гранит, керамика.

Сравнение свойств монокристаллов и поликристаллов

Ключевые различия в свойствах монокристаллов и поликристаллов обусловлены их структурными особенностями.

1. Анизотропия и изотропия. Монокристаллы проявляют анизотропию — зависимость физических свойств (механической прочности, тепло- и электропроводности, показателя преломления) от направления внутри кристалла. Например, слюду легко расщепить на тонкие листы в одном направлении, но трудно разорвать в другом. В отличие от них, поликристаллы в макроскопическом масштабе изотропны (или квазиизотропны). Из-за хаотичной ориентации зерен анизотропия отдельных кристалликов усредняется, и свойства тела в целом становятся одинаковыми во всех направлениях.

2. Механические свойства. Поликристаллы, как правило, прочнее и тверже, чем монокристаллы того же вещества. Это связано с тем, что границы между зернами служат препятствием для движения дислокаций — дефектов решетки, ответственных за пластическую деформацию. В монокристалле дислокации могут двигаться свободнее, что делает его более пластичным, но менее прочным.

3. Оптические свойства. Монокристаллы диэлектриков могут быть прозрачными (кварц, алмаз). Поликристаллические образцы этих же веществ чаще всего непрозрачны или полупрозрачны, так как свет многократно преломляется и рассеивается на границах зерен.

Ответ: Основное различие заключается в том, что монокристаллы анизотропны (их свойства зависят от направления), а поликристаллы — изотропны (свойства одинаковы во всех направлениях). Кроме того, поликристаллы обычно прочнее, тверже, но менее прозрачны, чем монокристаллы того же вещества.