 |
Модель строения твердых тел. Механические свойства твердых тел.
|
|
|
|
1. Модель строения твердых тел
Рассмотрим строение и свойства твердых тел. Молекулы расположены близко друг к другу, силы притяжения и отталкивания возникают очень большие. Следовательно, твердые тела сохраняют объем и форму. В твердых телах атомы и молекулы находятся в строго определенном порядке, их называют кристаллами.
2.Механические свойства твердых тел.
Кристаллы имеют правильную внешнюю форму (крупинки поваренной соли, снежинки). Если весь кусок вещества представляет собой один кристалл, то эти вещества называются монокристаллами. Кристаллы имеют различные физические свойства в зависимости от направления внутри кристалла. Эта зависимость называется анизотропией.
Вещества, состоящие из большого числа сросшихся кристаллов, называются поликристаллами (кусок сахара). К поликристаллам относятся металлы.
Изменение формы или объема тела называется деформацией.
Виды деформации: 1) растяжение
2) сжатие
3) изгиб
4) кручение
5) сдвиг
Деформации характеризуются: абсолютной и относительной деформацией.
Абсолютной деформацией называется изменение какого-либо размера тела (а) под действием силы.
Для деформации растяжения Δℓ = ℓ - ℓ0
Относительной деформацией Е называется число, показывающее, какую часть от первоначального размера тела составляет абсолютная деформация.
Е= 
Для деформации растяжения Е= 
3. Изменение объема и плотности вещества при изменении температуры.
Все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Изменение одного определенного размера твердого тела при изменении температуры называется линейным расширением. Из опытов установлено, что изменение длины стержня прямо пропорционально изменению температуры и первоначальной длины стержня, а также зависит от вещества, из которого изготовлен стержень:
|
|
|
Δℓ = α ℓ0 Δt, где
Δℓ- изменение длины стержня
ℓ0- длина стержня при 00С
Δt- изменение температуры стержня
Величина α, характеризующая зависимость линейного расширения при нагревании от рода вещества и внешних условий, называется коэффициентом линейного расширения. Коэффициент линейного расширения показывает, на какую часть длины тела взятого при 00С, изменяется его длина при нагревании на 10С:
α = 
Δℓ = ℓt – ℓ0 = α ℓ0 Δt
ℓt = α ℓ0 Δt + ℓ0
ℓ t = ℓ0 (1+ α Δt)
Чтобы по длине стержня ℓ1 при температуре t1 найти длину ℓ2 при температуре t2:
ℓ2 
ℓ1 (1+ α Δt)
При нагревании тела изменяется все его линейные размеры, т.е. происходит объемное расширение. Из опыта установлено, что изменение объема при нагревании пропорционально начальному объему, изменение температуры зависит от рода вещества:
ΔV = 
V0 Δt
Величина 
, характеризующая зависимость объемного расширения тела при нагревании от рода вещества и
внешних условий, называется коэффициентом объемного расширения. Коэффициент объемного расширения показывает, на какую часть объема тела, взятого при 00С, изменяется объем этого тела, при нагревании на 10 С.
= 
Получаем зависимость объема тела от температуры
ΔV = Vt – V0= V0Δt
Vt = V0 + V0 Δt
Vt = V 0 (1+ Δt)
Eсли известен объем тела V1 при температуре t1, то его объем V2 при температуре t2 найдем по формуле:
V2 V1 (1 + Δt)
Эти формулы справедливы, если масса тела при изменении температуры остается постоянной. Это означает, что плотность вещества должна зависеть от температуры, т.к. объем меняется с температурой.
|
|
|
Плотность тела при 00С:
ρ0 = 
, а при температуре t: ρt = 
ρt = 
= 
= ρ0
ρ t = ρ0 
Между α и β существует зависимость:
β = 3 α
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Что такое монокристаллы? поликристаллы?
2. Что называется деформацией?
3. Назовите виды деформаций.
4. Как зависят размер тел от температуры?
5. Как зависит объем тел от температуры?
Тема:
|
|
|
