Вода и лед в природата
3. вода 1000 кг / м 3) лед плава по вода. С ниска топлопроводимост, слой предпазва присъстваща ледена вода под него, чрез охлаждане и замразяване. Ето защо, риба и други живи същества във водата, не умират по време на замръзване. Ако лед потъва, това е не много дълбоки води ще бъдат замразени през зимата чрез.
При разширяване на замръзване на водата в затворен контейнер има огромни сили, които могат да се счупят на дебелостенна желязо топката. Такъв опит е лесно да се приложат с бутилка напълнена с врата и са изложени на студена вода. На повърхността на щепсела на лед оформен, за включване бутилката, и бутилката се разгражда при разширяване на замръзване на водата.
Замразяването на водата в пукнатините на скалите води до тяхното унищожаване.
Способността на водата, за да се разшири по време на втвърдяване трябва да бъдат взети под внимание при полагане тръбите за вода и канализация и отопление на вода. За да се избегне скъсване по време на замразяване вода подземни тръби трябва да се постави в такава дълбочина, че температурата да не пада под О ° С Външните части на тръбите трябва да се поемат в зимните изолационни материали.
Зависимостта на точката на топене на натиск
Ако топене на материала се придружава с увеличаване на обема си, след това чрез увеличаване на външното налягане повишава точката на топене на веществото. Това може да се обясни по следния начин. Компресиране вещество (с увеличаване на външно налягане) предотвратява увеличаването на разстоянието между молекули и по този начин увеличаване на потенциалната енергия на молекулно взаимодействие, което се изисква за прехода към течно състояние. Поради това е необходимо да се нагрява тялото на по-висока температура, докато потенциалната енергия молекули не достигат до желаната стойност.
Ако топене на материала придружава от намаляване на обема си, след това чрез увеличаване на външното налягане на топене температура намалява.
Например, леда при налягане 6 х 10 7 Ра топи при -5 ° С и при налягане от 2,2 х 10 8 Pa температура на ледена топене е -22 ° С
Намаляването на температурата на топене на лед е добре илюстрирано чрез опит с увеличаване на налягането (фиг. 8.34). Найлонови нишки преминава през лед, без да го унищожава. Факт е, че се дължи на значителен натиск върху нишката се топи леда под него. Водата, произтичащи от по спиралата, след това отново замръзва.
тройна точка
Течността може да бъде в равновесие с пара (наситена пара). На Фигура 6.5 (вж. § 6.3) показва зависимостта на парното налягане на температура (крива AB), получени експериментално. Тъй кипене случва, когато налягането на течността, равна на неговата наситена пара, тази крива дава температурната зависимост от точката на кипене на налягането. Област лежи под кривата AB, отговаря на газ от, и най-вече - на течността.
Кристалните твърди вещества се стопяват при определена температура, при която твърдата фаза е в равновесие с течността. Температурата на топене зависи от налягане. Тази връзка може да бъде показано на същата фигура, която показва зависимостта на температурата на кипене на налягането.
Фигура 8.35 TC крива характеризира зависимост от точката на кипене на налягане. Това завършва в точка К, съответстваща на критичната температура, тъй като над тази температура на течността може да не съществува. Ляв крива ТС чрез опитните точки е конструирана температура крива TC топене в зависимост от налягането (в ляво, като твърдата фаза съответства на по-ниска температура от течността). Двете криви се пресичат в точка Т.
Какво се случва с веществото, при температура под температурата на ТТР, съответстващ на точка Т? Фазата течни при тази температура не може вече съществува. Веществото е твърд или газ. Крива от (.. виж фигура 8.35) съответства на равновесните състояния на твърдо вещество - газ, възникващи по време на сублимация на твърди вещества.
Три криви CT и OT TC фаза равнина е разделена на три области, в които материал могат да бъдат в една от трите фази. Сами криви описват равновесни състояния на течността - пара, течни - твърди и твърди - двойки. Има само една точка Т, при което всички три фази са в равновесие. Това е тройната точка.
Тройна точка съответства на уникален температура и налягане. Тя може да бъде възпроизведена точно и това е един от най-важните отправни точки в изграждането на абсолютната температурна скала на. За вода, абсолютната температура на тройната точка се приема като TTF = 273,16 К, или ТТР = 0,01 ° С
Фигура 8.35 показва фазовата диаграма на вода, в която температурата на топене намалява с увеличаване на налягането. За конвенционални вещества крива TC е наклонена в обратна посока по отношение на вертикалната преминаването през точка Т.
Например, този вид ще има фазова диаграма на СО2 въглероден диоксид. Температурата на тройната точка SO2ttr = -56,6 ° С и налягане PTR = 5.1 банкомат. Следователно, при нормално атмосферно налягане при температура близка до стайна температура, въглероден диоксид може да не бъде в течно състояние. CO2 в твърда фаза обикновено известен като сух лед. Тя е с много ниска температура и не се топи и се изпарява веднага (сублимиране).
Промяната на обема по време на топене и втвърдяване е пряко свързано с зависимост от точката на топене на налягане. По-голямата част от вещества точката на топене се повишава с налягане. В вода и други вещества, е, напротив, намалява. За жителите на Земята на високи географски ширини е голямо благословение.
Налице е уникална точка на диаграма р фрагмента -Т на (тройна точка), при което всички три фази на вещество са в равновесие.
В заключение основните Физика на твърдото тяло за развитието на технологиите и цивилизацията като цяло.
Човечеството винаги е използван и ще използва твърди частици. Но ако преди физиката на твърдото тяло, не са в крак с развитието на технологиите на базата на личен опит, но сега ситуацията се е променила. Теоретични изследвания започват да доведе до създаването на твърди вещества, чиито свойства са доста необичайно и се получи, че от "проба и грешка" би било невъзможно. Изобретяването на транзистори, които ще бъдат обсъдени по-късно, отличен пример за това как разбирането на структурата на твърди частици доведе до революция в цялата радиото.
Развитието на материали с определени механични, магнитни и други свойства - една от основните области на физиката на твърдото тяло. Приблизително половината от физици от цял свят са вече работи в областта на физиката на твърдото тяло.