Elmagyarázzuk, mi a szilárd halmazállapot, és melyek ennek az anyagállapotnak a fizikai jellemzői. Példák szilárd anyagokra.
Mi az a szilárd állapot?
A szilárd halmazállapotot annak a négy lényeges formának az egyikének nevezzük, amelyben az anyag bemutatásra kerül, valamint a folyékony, a szóda és a plazmatikus. Ezeket a formákat ún anyaghalmazállapotok.
A szilárd halmazállapotú anyagokat (vagy egyszerűen szilárd anyagokat) sajátos elrendezése jellemzi részecskék, nagyon merev és erős kapcsolatokon alapul, ami egy nagyon jól meghatározott fizikai struktúrát jelent. Ez a részecskék közötti kohéziós erők miatt következik be, amelyek felelősek az alak megőrzéséért és a hangerő szilárd, és hogy bizonyos keménységi határt és kitartás.
Ezek az erők azonban leküzdhetők a fázisváltozás fizikai folyamataival, és képesek a szilárd anyagot folyadékká vagy gázzá alakítani. Az ilyen folyamatokat nevezzük:
- Fúzió. Fizikai folyamat, amely az alkalmazásból áll hőség szilárdra, hogy növelje a hőfok amíg a tiédhez nem érsz olvadáspont (az a hőmérséklet, amelyen a szilárd anyag folyékony halmazállapotba megy át, ezen a hőmérsékleten a szilárd és a folyadék együtt létezik termodinamikai egyensúlyban). Amikor a hőmérséklet meghaladja ezt a pontot, a szilárd anyag energiája annyira megnő, hogy megszakítsa a részecskéi közötti kohéziót, és fázisváltozást okoz. Az olvadás attól is függ, hogy milyen nyomásnak van kitéve a szilárd anyag.
- Szublimáció. Fizikai folyamat, amelynek során egy bizonyos szilárd anyag közvetlenül a gázfázisba kerül anélkül, hogy először áthaladna a folyékony fázison. Ez a hőmérsékleti viszonyok manipulálásával érhető el és Nyomás kifejezetten minden egyes szilárd anyagra, így elkerülhető, hogy a gőz elérése előtt átmenjen a folyékony fázison. Példa erre a szilárd jód (I) szublimációja, ahol lila színű gáz keletkezik.
Szilárdtest fizikai jellemzők
A szilárd halmazállapotú anyag a következő jellemzőkkel rendelkezik:
- Merevség. Általában a szilárd anyag ellenáll a deformációnak. Például: csavarodás, csavarodás, hasadás. A szilárd anyagok csak akkor változtatják meg alakjukat (tartósan vagy átmenetileg, rugalmasságuktól függően), ha az ellenállásukat legyőzik.
- Összenyomhatatlanság. Ellentétben a gázokkal és a folyadékokkal, a szilárd anyagok nem sűríthetők össze, vagyis a részecskéik már nem lehetnek együtt. Ehelyett, ha extrém nyomóerőknek vannak kitéve, hajlamosak eltörni vagy kisebb darabokra törni.
- Keménység. Általában a szilárd anyagok ellenállnak más szilárd anyagok általi behatolásnak, még a felületük megkarcolásának is. Ezt keménységnek, más szilárd anyagok hatásával szembeni fizikai erőnek nevezik. A legkeményebb ismert anyag a gyémánt.
- Törékenység. A szilárd anyagok kisebb darabokra törhetők.
- Rugalmasság. A ridegséggel és keménységgel ellentétben a rugalmasság bizonyos szilárd anyagok azon képessége, hogy egy erő hatására pillanatnyi alakváltozáson mennek keresztül, majd az erő hatásának befejeztével visszatérnek eredeti alakjukba. Az elasztikus anyagoknak van egy alakmemóriája, amely lehetővé teszi számukra, hogy visszatérjenek korábbi helyzetükhöz.
- Nagy sűrűségű. A legtöbb szilárd anyag rendelkezik a sűrűség viszonylag magas, mert az őket alkotó részecskék nagyon közel vannak egymáshoz.
- Képlékenység. Egyes szilárd testek deformációval is megmunkálhatók. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően vékony anyaglemezek készíthetők törés nélkül.
- Meghatározott forma. Merevek, a szilárd anyagok meghatározott alakúak, és nem úgy áramlanak, mint a folyadékok és a gázok.
Szilárdtestes példák
Néhány példa a szilárd halmazállapotú anyagokra:
- A fémek. A higany (Hg) kivételével a fémek szobahőmérsékleten megőrzik szilárdságukat és keménységüket. fém linkek az övé között atomok. Ha azonban elegendő hőt kapnak (mint például a kovácsművekben vagy öntödékben), a fémek folyadékként áramlanak, és más formákat ölthetnek.
- A jég. Folyékony víz, amikor fagyáspontra hozzuk, vagyis amikor kivesszük kalória energia Amíg el nem éri a 0 ºC-ot, kristályosodik és jéggé, átlátszó és szilárd anyaggá alakul.
- A kövek. Az ásványokból és meszes vagy üledékes elemekből álló kövek, amelyeket bármely úton találunk, a lehető legtisztább példák a bolygó lehetséges szilárdságára.
- A beton. Az olyan anyagok, mint a kavics, a víz és a cement porban való egyesülésének eredménye, először nedves pasztaként, majd szárításkor rendkívül kemény anyagként, naponta használják ipar az építkezésről.
- A csontok. Az étrendünkből, testünk csontjaiból vagy bármely testünkből származó kalciummal ásványosítva gerinces állat Ők adják a test legnagyobb szilárdságát.