Ipinapaliwanag ng artikulong ito kung ano ang crystallization at melting. Gamit ang halimbawa ng iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama ng tubig, ipinaliwanag kung gaano karaming init ang kinakailangan para sa pagyeyelo at lasaw at kung bakit naiiba ang mga halagang ito. Ang pagkakaiba sa pagitan ng poly- at single-crystals ay ipinapakita, pati na rin ang pagiging kumplikado ng paggawa ng huli.
Transition sa isa pang pinagsama-samang estado
Bihira itong isipin ng isang ordinaryong tao, ngunit ang buhay sa antas kung saan ito umiiral ngayon ay magiging imposible kung walang agham. Alin? Ang tanong ay hindi madali, dahil maraming proseso ang nagaganap sa intersection ng ilang mga disiplina. Ang mga phenomena kung saan mahirap tukuyin nang tumpak ang larangan ng agham ay ang pagkikristal at pagkatunaw. Mukhang, mabuti, kung ano ang kumplikado dito: mayroong tubig - mayroong yelo, mayroong isang metal na bola - mayroong isang puddle ng likidong metal. Gayunpaman, walang eksaktong mekanismo para sa paglipat mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa. Palalim nang palalim ang mga physicist sa gubat, ngunit hindi pa rin mahuhulaan nang eksakto kung saang punto magsisimula ang pagtunaw at pagkikristal ng mga katawan.lumalabas.
Ang alam natin
May alam pa rin ang sangkatauhan. Ang mga temperatura ng pagkatunaw at pagkikristal ay medyo madaling matukoy sa empirically. Ngunit kahit dito ang lahat ay hindi gaanong simple. Alam ng lahat na ang tubig ay natutunaw at nagyeyelo sa zero degrees Celsius. Gayunpaman, ang tubig ay karaniwang hindi lamang ilang teoretikal na konstruksyon, ngunit isang tiyak na dami. Huwag kalimutan na ang proseso ng pagtunaw at pagkikristal ay hindi madalian. Ang ice cube ay nagsisimulang matunaw nang kaunti bago umabot sa eksaktong zero degrees, ang tubig sa baso ay natatakpan ng mga unang yelong kristal sa temperatura na bahagyang mas mataas sa markang ito sa sukat.
Pagpapalabas at pagsipsip ng init sa panahon ng paglipat sa ibang estado ng pagsasama-sama
Ang pagkikristal at pagtunaw ng mga solid ay sinamahan ng ilang mga thermal effect. Sa likidong estado, ang mga molekula (o kung minsan ay mga atomo) ay hindi masyadong mahigpit na nakagapos. Dahil dito, mayroon silang pag-aari ng "fluidity". Kapag ang katawan ay nagsimulang mawalan ng init, ang mga atomo at molekula ay magsisimulang magsama-sama sa istraktura na pinaka-maginhawa para sa kanila. Ito ay kung paano nangyayari ang pagkikristal. Kadalasan ito ay nakasalalay sa mga panlabas na kondisyon kung ang grapayt, brilyante o fullerene ay makukuha mula sa parehong carbon. Kaya't hindi lamang temperatura, kundi pati na rin ang presyon ay nakakaapekto sa kung paano magpapatuloy ang pagkikristal at pagkatunaw. Gayunpaman, upang masira ang mga bono ng isang matibay na mala-kristal na istraktura, ito ay nangangailangan ng kaunting enerhiya, at samakatuwid ang dami ng init, kaysa sa paglikha ng mga ito. kaya,mas mabilis mag-freeze ang substance kaysa matunaw, sa ilalim ng parehong mga kondisyon ng proseso. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na latent heat at sumasalamin sa pagkakaiba na inilarawan sa itaas. Alalahanin na ang latent heat ay walang kinalaman sa init tulad nito at sinasalamin nito ang dami ng init na kinakailangan para mangyari ang crystallization at pagkatunaw.
Pagbabago sa volume sa paglipat sa ibang estado ng pagsasama-sama
Tulad ng nabanggit na, magkaiba ang dami at kalidad ng mga bono sa likido at solidong estado. Ang likidong estado ay nangangailangan ng mas maraming enerhiya, kaya ang mga atomo ay gumagalaw nang mas mabilis, patuloy na tumatalon mula sa isang lugar patungo sa isa pa at lumilikha ng mga pansamantalang bono. Dahil ang amplitude ng mga oscillations ng particle ay mas malaki, ang likido ay sumasakop din ng mas malaking volume. Sapagkat sa isang solidong katawan ang mga bono ay matibay, ang bawat atom ay umiikot sa paligid ng isang posisyon ng ekwilibriyo, hindi ito makaalis sa posisyon nito. Ang istraktura na ito ay tumatagal ng mas kaunting espasyo. Kaya't ang pagkatunaw at pagkikristal ng mga sangkap ay sinamahan ng pagbabago sa dami.
Mga tampok ng crystallization at pagtunaw ng tubig
Ang isang karaniwan at mahalagang likido para sa ating planeta gaya ng tubig, marahil ay hindi nagkataon na ito ay may malaking papel sa buhay ng halos lahat ng mga nilalang. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dami ng init na kinakailangan para maganap ang pagkikristal at pagkatunaw, pati na rin ang pagbabago sa volume kapag binabago ang estado ng pagsasama-sama, ay inilarawan sa itaas. Ang ilang pagbubukod sa parehong mga patakaran ay tubig. Ang hydrogen ng iba't ibang mga molekula, kahit na sa likidong estado, ay nagsasama sa maikling panahon, na bumubuo ng isang mahina, ngunit hindi pa rin.zero hydrogen bond. Ipinapaliwanag nito ang hindi kapani-paniwalang mataas na kapasidad ng init ng unibersal na likidong ito. Dapat tandaan na ang mga bono na ito ay hindi nakakasagabal sa daloy ng tubig. Ngunit ang kanilang papel sa panahon ng pagyeyelo (sa madaling salita, pagkikristal) ay nananatiling hindi malinaw hanggang sa wakas. Gayunpaman, dapat itong kilalanin na ang yelo ng parehong masa ay sumasakop sa mas maraming dami kaysa sa likidong tubig. Ang katotohanang ito ay nagdudulot ng maraming pinsala sa mga pampublikong kagamitan at nagdudulot ng maraming problema para sa mga taong naglilingkod sa kanila.
Ang ganitong mga mensahe ay lumalabas sa balita nang higit sa isang beses o dalawang beses. Sa taglamig, isang aksidente ang naganap sa boiler house ng ilang liblib na pamayanan. Dahil sa blizzard, yelo o matinding hamog na nagyelo, wala kaming oras upang maghatid ng gasolina. Ang tubig na ibinibigay sa mga radiator at gripo ay tumigil sa pag-init. Kung hindi ito pinatuyo sa oras, iniiwan ang sistema ng hindi bababa sa bahagyang walang laman, at mas mabuti na ganap na tuyo, nagsisimula itong makakuha ng temperatura ng kapaligiran. Kadalasan, sa kasamaang-palad, sa oras na ito ay may malubhang frosts. At sinira ng yelo ang mga tubo, na nag-iiwan sa mga tao na walang pagkakataon para sa isang komportableng buhay sa mga darating na buwan. Pagkatapos, siyempre, ang aksidente ay inalis, ang magigiting na empleyado ng Ministry of Emergency Situations, na dumaan sa blizzard, naghahagis ng ilang toneladang coveted coal doon sa pamamagitan ng helicopter, at ang mga kapus-palad na tubero ay nagpapalit ng tubo sa buong orasan sa matinding lamig.
Snow at snowflake
Kapag nag-iisip tayo ng yelo, madalas nating iniisip ang mga malamig na cube sa isang baso ng juice o malalawak na kalawakan ng nagyeyelong Antarctica. Ang snow ay itinuturing ng mga tao bilang isang espesyal na kababalaghan, na tilawalang kaugnayan sa tubig. Ngunit sa katunayan ito ay ang parehong yelo, nagyelo lamang sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod na tumutukoy sa hugis. Sinasabi nila na walang dalawang magkaparehong snowflake sa buong mundo. Ang isang siyentipiko mula sa USA ay seryosong bumaba sa negosyo at tinukoy ang mga kondisyon para sa pagkuha ng mga heksagonal na kagandahang ito ng nais na hugis. Ang kanyang lab ay makakapagbigay pa nga ng snowflake blizzard ng isang skin na inisponsor ng customer. Sa pamamagitan ng paraan, ang granizo, tulad ng niyebe, ay resulta ng isang napaka-curious na proseso ng pagkikristal - mula sa singaw, hindi mula sa tubig. Ang kabaligtaran na pagbabago ng isang solidong katawan kaagad sa isang gaseous aggregate ay tinatawag na sublimation.
Mga solong kristal at polycrystal
Nakakita ang lahat ng mga pattern ng yelo sa salamin sa bus sa taglamig. Ang mga ito ay nabuo dahil sa loob ng transportasyon ang temperatura ay higit sa zero Celsius. At bukod pa, maraming tao, na humihinga kasama ng hangin mula sa mga magaan na singaw, ay nagbibigay ng mas mataas na kahalumigmigan. Ngunit ang salamin (madalas na manipis na solong) ay may ambient na temperatura, iyon ay, negatibo. Ang singaw ng tubig, na humipo sa ibabaw nito, ay napakabilis na nawawalan ng init at nagiging solidong estado. Ang isang kristal ay dumidikit sa isa pa, ang bawat sunud-sunod na hugis ay bahagyang naiiba sa nauna, at ang magagandang asymmetric na pattern ay mabilis na lumalaki. Ito ay isang halimbawa ng polycrystals. Ang "Poly" ay mula sa Latin na "many". Sa kasong ito, ang isang bilang ng mga microparts ay pinagsama sa isang solong kabuuan. Ang anumang produktong metal ay madalas ding polycrystal. Ngunit ang perpektong anyo ng natural na prisma ng kuwarts ay isang kristal. Sa istraktura nito, walang makakahanap ng mga bahid at gaps, habang sa polycrystalline volume ng direksyonang mga bahagi ay random na nakaayos at hindi sumasang-ayon sa isa't isa.
Smartphone at binocular
Ngunit sa makabagong teknolohiya, kadalasang kinakailangan ang ganap na puro solong kristal. Halimbawa, halos anumang smartphone ay naglalaman ng elemento ng memorya ng silikon sa mga bituka nito. Walang isang atom sa buong volume na ito ang dapat ilipat mula sa perpektong lokasyon nito. Ang bawat isa ay dapat pumalit sa kanilang lugar. Kung hindi, sa halip na isang larawan, makakakuha ka ng mga tunog sa output, at, malamang, mga hindi kasiya-siya.
Sa mga binocular, ang mga night vision device ay nangangailangan din ng sapat na malalaking monocrystal na nagko-convert ng infrared radiation sa nakikita. Mayroong ilang mga paraan upang palaguin ang mga ito, ngunit ang bawat isa ay nangangailangan ng espesyal na pangangalaga at na-verify na mga kalkulasyon. Kung paano nakuha ang mga solong kristal, naiintindihan ng mga siyentipiko mula sa mga phase diagram ng estado, iyon ay, tinitingnan nila ang graph ng pagkatunaw at pagkikristal ng isang sangkap. Ang pagguhit ng gayong larawan ay mahirap, kaya naman ang mga materyal na siyentipiko ay lalo na nagpapasalamat sa mga siyentipiko na nagpasyang alamin ang lahat ng mga detalye ng naturang graph.
