Бул макалада кристаллдашуу жана эрүү деген эмне экени түшүндүрүлөт. Суунун агрегациясынын ар кандай абалынын мисалында тоңдуруу жана эрүү үчүн канча жылуулук талап кылынары жана бул баалуулуктар эмне үчүн ар кандай экени түшүндүрүлөт. Поли- жана монокристаллдардын ортосундагы айырма, ошондой эле акыркыны жасоонун татаалдыгы көрсөтүлгөн.
Башка жалпы абалга өтүү
Карапайым адам бул жөнүндө сейрек ойлонот, бирок илимсиз ал азыркы деңгээлдеги жашоо мүмкүн эмес. Кайсынысы? Суроо оңой эмес, анткени көптөгөн процесстер бир нече дисциплинанын кесилишинде жүрөт. Илим тармагын так аныктоо кыйын болгон кубулуштарга кристаллдашуу жана эрүү кирет. Көрсө, бул жерде эмне мынча татаал: суу бар эле - муз бар эле, металл шар бар эле - суюк металлдын көлчүктөрү бар эле. Бирок, бир агрегация абалынан экинчисине өтүүнүн так механизмдери жок. Физиктер жунглиге барган сайын тереңдеп баратышат, бирок денелердин эрүү жана кристаллдашуу процесси кайсы учурда башталарын так айтуу азырынча мүмкүн эмес.чыгат.
Биз эмне билебиз
Адамзат дагы эле бир нерсени билет. Эрүү жана кристаллдашуу температуралары эмпирикалык түрдө оңой аныкталат. Бирок бул жерде да баары ушунчалык жөнөкөй эмес. Суу нөл градуста эрип, тоңуп каларын баары билет. Бирок, суу, адатта, кээ бир теориялык түзүлүш эмес, белгилүү бир көлөм. Эрүү жана кристаллдашуу процесси көз ирмемдик эмес экенин унутпаңыз. Муз кубиги так нөл градуска жеткенге чейин бир аз эрий баштайт, стакандагы суу шкаладагы бул белгиден бир аз жогору болгон температурада биринчи муз кристаллдары менен капталган.
Агрегациянын башка абалына өтүүдө жылуулуктун эмиссиясы жана жутулушу
Катуу заттардын кристаллдашуусу жана эриши белгилүү бир жылуулук эффектилери менен коштолот. Суюк абалда молекулалар (же кээде атомдор) бири-бирине өтө тыгыз байланышпайт. Ушундан улам алар «суюктук» касиетине ээ. Дене жылуулук жогото баштаганда атомдор жана молекулалар өздөрүнө эң ыңгайлуу болгон түзүлүштө биригип башташат. Бул кристаллдашуу пайда болот. Көбүнчө бир эле көмүртектен графит, алмаз же фуллерен алынабы, тышкы шарттарга жараша болот. Ошентип, температура гана эмес, ошондой эле басым кристаллдашуу жана эрүү кантип улана турганына таасир этет. Бирок, катуу кристаллдык түзүлүштүн байланыштарын үзүү үчүн, аларды түзүүгө караганда бир аз көбүрөөк энергия, демек, жылуулуктун көлөмү талап кылынат. Ошентип,ошол эле процесс шарттарында зат эригенге караганда тезирээк тоңот. Бул кубулуш жашыруун жылуулук деп аталат жана жогоруда айтылган айырманы чагылдырат. Жашыруун жылуулуктун жылуулук менен эч кандай байланышы жок экенин жана кристаллдашуу жана эрүү үчүн талап кылынган жылуулуктун көлөмүн чагылдырарын эске салабыз.
Башка бириктирүү абалына өткөндө үндүн көлөмү өзгөрөт
Айтылгандай, суюк жана катуу абалдагы байланыштардын саны жана сапаты ар башка. Суюк абал көбүрөөк энергияны талап кылат, демек, атомдор тезирээк кыймылдап, тынымсыз бир жерден экинчи жерге секирип, убактылуу байланыштарды түзүшөт. Бөлүкчөлөрдүн термелүүсүнүн амплитудасы чоңураак болгондуктан, суюктук дагы чоңураак көлөмдү ээлейт. Катуу денеде байланыштар катуу болсо, ар бир атом бир тең салмактуулук абалынын тегерегинде термелсе, ал өз абалынан чыга албайт. Бул структура азыраак орун ээлейт. Ошентип, заттардын эрүү жана кристаллдашуу көлөмүнүн өзгөрүшү менен коштолот.
Суунун кристаллдашуу жана эрүү өзгөчөлүктөрү
Биздин планета үчүн суу сыяктуу жалпы жана маанилүү суюктук, балким, ал дээрлик бардык тирүү жандыктардын жашоосунда чоң роль ойногону кокусунан эместир. Кристалдануу жана эрүү үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмүнүн ортосундагы айырма, ошондой эле агрегация абалын өзгөртүүдө көлөмдүн өзгөрүшү жогоруда сүрөттөлгөн. Эки эрежелердин айрымдары суу болуп саналат. Ар түрдүү молекулалардын суутектери суюк абалда болсо да, кыска убакытка биригип, алсыз, бирок дагы эле жок.нөлдүк суутек байланышы. Бул универсалдуу суюктуктун укмуштуудай жогорку жылуулук сыйымдуулугун түшүндүрөт. Белгилей кетсек, бул байланыштар суунун агымына тоскоол болбойт. Бирок алардын тоңуу учурундагы ролу (башкача айтканда, кристаллдашуу) аягына чейин белгисиз бойдон калууда. Бирок, бирдей массадагы муз суюк сууга караганда көбүрөөк көлөмдү ээлей турганын моюнга алуу керек. Бул факт коммуналдык кызматтарга көп зыян келтирип, аларды тейлеген адамдарга бир топ кыйынчылыктарды жаратат.
Мындай билдирүүлөр жаңылыктарда бир же эки жолудан көп кездешет. Кышында алыскы бир конуштун отканасында авария болгон. Кар бороон, муз же катуу үшүктөн улам күйүүчү май жеткиргенге үлгүрбөй калдык. Радиаторлорго жана крандарга берилген суу ысыбай калган. Эгерде ал өз убагында төгүлбөсө, системаны жок дегенде жарым-жартылай бош, ал эми эң жакшысы толугу менен кургак болсо, ал айлана-чөйрөнүн температурасына ээ боло баштайт. Көбүнчө, тилекке каршы, бул убакта катуу суук бар. Ал эми муз түтүктөрдү бузуп, адамдарды жакынкы айларда жайлуу жашоого мүмкүнчүлүк жок калтырат. Анан, албетте, кырсык жоюлат, ӨКМдин эр жүрөк кызматкерлери бороон-чапкындан өтүп, вертолет менен ал жакка бир нече тонна көмүрдү ыргытышат, ал эми байкуш сантехниктер ызгаар суукта күнү-түнү түтүктөрдү алмаштырышат.
Кар жана кар бүртүкчөлөрү
Муз жөнүндө ойлогондо көбүнчө бир стакан ширедеги муздак кубиктерди же тоңуп калган Антарктиданын эбегейсиз кеңдиктерин эстейбиз. Карды адамдар өзгөчө кубулуш катары кабыл алышатсууга тиешеси жок. Бирок чындыгында бул ошол эле муз, форманы аныктаган белгилүү бир тартипте тоңгон гана. Бүткүл дүйнөдө эки окшош кар бүртүкчөлөрү жок дешет. АКШдан келген окумуштуу бизнеске олуттуу киришип, керектүү формадагы бул алты бурчтуу сулуулуктарды алуу шарттарын аныктаган. Анын лабораториясы кардар тарабынан каржыланган теринин кар бүртүкчөлөрүн да камсыздай алат. Айтмакчы, мөндүр, кар сыяктуу, абдан кызык кристаллдашуу процессинин натыйжасы - суудан эмес, буудан. Катуу дененин дароо газ агрегатына тескери айланышы сублимация деп аталат.
Модкристаллдар жана поликристалдар
Кышында автобуста айнектен муздун үлгүлөрүн баары көрүшкөн. Алар транспорттун ичинде температура нөл Цельсийден жогору болгондуктан түзүлөт. Мындан тышкары, көптөгөн адамдар, жеңил буулардан аба менен бирге дем алып, нымдуулукту жогорулатат. Бирок айнек (көбүнчө жука жалгыз) чөйрөнүн температурасына ээ, башкача айтканда, терс. Суу буусу анын бетине тийип, абдан тез жылуулукту жоготуп, катуу абалга айланат. Бир кристалл экинчисине жабышып, ар бир кийинки форма мурункусунан бир аз айырмаланат жана кооз асимметриялык үлгүлөр тездик менен өсөт. Бул поликристаллдардын мисалы. "Поли" латын тилинен "көп" деген сөз. Бул учурда, бир катар микробөлүкчөлөр бир бүтүнгө бириктирилет. Ар кандай металл продуктусу да көбүнчө поликристалл болуп саналат. Бирок кварцтын табигый призмасынын идеалдуу формасы монокристалл. Анын структурасында эч ким кемчиликтерди жана боштуктарды таба албайт, ал эми багыттын поликристаллдык көлөмдөрүндөбөлүктөрү туш келди жайгаштырылган жана бири-бирине дал келбейт.
Смартфон жана дүрбү
Бирок заманбап технологияда көбүнчө таза монокристаллдар талап кылынат. Мисалы, дээрлик бардык смартфондордун ичегисинде кремний эстутум элементи бар. Бул көлөмдөгү бир дагы атом идеалдуу жеринен жылдырылбашы керек. Ар ким өз ордун ээлеши керек. Болбосо, сиз сүрөттүн ордуна чыга турган үндөрдү жана, кыязы, жагымсыз үндөрдү аласыз.
Дүрбүдө түнкү көрүүчү аппараттар да инфракызыл нурланууну көрүнүүчүгө айландыруучу жетиштүү көлөмдүү монокристаллдарга муктаж. Аларды өстүрүүнүн бир нече жолу бар, бирок алардын ар бири өзгөчө кам көрүү жана текшерилген эсептөөлөрдү талап кылат. Монокристаллдар кантип алынарын окумуштуулар абалдын фазалык диаграммаларынан түшүнүшөт, башкача айтканда, заттын эрүү жана кристаллдашуу графигин карашат. Мындай сүрөттү тартуу кыйын, ошондуктан материал таануучулар мындай графиктин бардык деталдарын билүүнү чечкен окумуштууларды өзгөчө баалашат.
