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Cristallisation et le calendrier fonte des changements dans l'état global de la substance

Cet article explique ce que la cristallisation et la fusion. Dans l'exemple des différents états d'agrégation d'eau est expliqué, la quantité de chaleur nécessaire pour la congélation et la décongélation et pourquoi ces valeurs sont différentes. Elle montre la différence entre le poly- et monocristaux, ainsi que la complexité de la fabrication de ce dernier.


Passage à un autre état d'agrégat

Une personne ordinaire pense à ce rare, mais la vie sur le niveau auquel il existe maintenant, aurait été impossible sans la science. Qu'est-ce? Une question difficile, parce que beaucoup des processus qui se produisent à l'interface de plusieurs disciplines. Phénomènes pour lesquels Pinpoint le domaine de la science est difficile, est la cristallisation et la fusion. Il semblerait, eh bien, ce qui est difficile: il y avait de l' eau – est devenu la glace, était une boule de métal – est devenu un réservoir de métal liquide. Cependant, les mécanismes exacts de transition d'un état d'agrégation à un autre manquant. Physique grimpent plus profondément dans la jungle, mais de prédire exactement à quel moment commencera la fusion et la cristallisation des corps n'a pas encore été obtenus.

Ce que nous savons

Quelque chose que l'humanité sait encore. Le point de fusion et de cristallisation assez facilement déterminées de façon empirique. Mais tout est pas si simple. Tout le monde sait que l'eau fond et gèle à zéro degrés Celsius. Cependant, l'eau est généralement pas seulement une construction théorique, une quantité spécifique. Ne pas oublier que le processus de fusion et la cristallisation est pas instantanée. cube de glace commence à fondre au plus tôt atteint exactement zéro degré, l'eau dans le premier bêcher est recouvert de cristaux de glace à une température qui est légèrement supérieure à la marque sur l'échelle.

L'isolement et l'absorption de chaleur au cours de la transition à un état différent de l'agrégation

solides de cristallisation et de fusion accompagnés de certains effets thermiques. Dans l'état liquide de la molécule (ou parfois atomes) sont reliés entre eux ne sont pas très serré. Précisément à cause de cela, ils ont la capacité de « flux ». Lorsque le corps commence à perdre de la chaleur, les atomes et les molécules commencent à les unir dans la structure la plus pratique. Ainsi, la cristallisation se produit. dépend souvent des conditions extérieures, est obtenu à partir du même graphite de carbone, le diamant, ou fullerène. Ainsi, non seulement la température, mais aussi l'influence de la pression sur la façon dont procéderont la cristallisation et la fusion. Toutefois, afin de détruire la structure cristalline de la liaison rigide, il faut un peu plus d'énergie, et donc la quantité de chaleur que pour les créer. Ainsi, le matériau va geler plus rapidement que les processus de fusion dans les mêmes conditions. Ce phénomène est appelé chaleur latente, et reflète la différence décrite ci-dessus. Rappelons que la chaleur latente est pas liée à la chaleur et en tant que telle reflète la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre et la cristallisation est produite.

Changement de volume lors du passage à un autre état d'agrégat

Comme déjà mentionné, le nombre et la qualité des liens dans les états liquides et solides sont différents. Pour l'état liquide nécessite plus d'énergie, par conséquent, les atomes se déplacent en sautant plus vite constamment d'un endroit à l'autre et la création d'une connexion temporaire. Etant donné que la amplitude des oscillations des particules plus grosses, et le liquide a un plus grand volume. Alors que dans une liaison étanche solide, chaque atome vibre autour d'une position d'équilibre, il est incapable de quitter son poste. Cette structure prend moins de place. Alors que la fusion et la cristallisation des substances accompagnées d'un changement de volume.

Propriétés de fusion et de l'eau de cristallisation

Ce liquide commun et important pour notre planète, que l'eau ne peut pas jouer avec désinvolture un grand rôle dans la vie des êtres vivants presque tous. Décrit ci – dessus est la différence entre la quantité de chaleur nécessaire à la cristallisation et la fusion a eu lieu, ainsi que le changement de volume lors du changement de l'état d'agrégation. Quelques exceptions à la fois des règles est de l'eau. Les molécules d'hydrogène différentes dans un état liquide, même brièvement connectées, formant faible, mais non nulle liaison hydrogène. Ceci explique la très grande capacité de chaleur de ce fluide universel. Il convient de noter que le débit d'eau, ces communications ne gênent pas. Mais leur rôle pendant la congélation (en d'autres termes, la cristallisation) jusqu'à la fin reste incertaine. Cependant, il faut admettre que la glace de la même masse occupe plus de volume que l'eau liquide. Ce fait est à l'origine beaucoup de dommages aux réseaux de services publics, et offre beaucoup de problèmes au service de leur peuple.

Pas seulement une ou deux fois dans les nouvelles flashé ces messages. En hiver, la chaufferie d'un village à distance il y avait un accident. En raison de tempêtes de neige, la glace et le gel lourd n'a pas eu le temps de conduire le carburant. L'eau fournie au chauffage et robinets, batterie, plus chaud. S'il est pas le temps de vidange, laissant le système au moins partiellement vide, et il est préférable de sécher, il commence à acquérir la température ambiante. Plus souvent qu'autrement, malheureusement, à ce moment, il y a de fortes gelées. Et les tuyaux déchirer la glace, laissant les gens sans chance pour une vie confortable dans les mois à venir. Ensuite, bien sûr, d'éliminer l'accident, le ministère vaillantes Situations d'urgence, briser le blizzard bombardés par hélicoptère quelques tonnes de charbon très convoité et une mauvaise plomberie dans les tubes de changement d'horloge froid féroce.

La neige et les flocons de neige

Imaginer la glace, nous pensons souvent des cubes froid dans un verre de jus ou les vastes étendues de l'Antarctique gelé. La neige est perçue par les gens comme un phénomène particulier, qui semble être sans rapport avec l'eau. Mais en fait, il est de la même glace, juste gelé dans un certain ordre, qui détermine la forme. Ils disent que deux flocons de neige identiques dans le monde entier n'existe pas. Un scientifique des États-Unis a pris l'affaire au sérieux et a déterminé les conditions d'obtention de ces beautés hex forme souhaitée. Son laboratoire peut fournir même une tempête de neige de l'image des flocons de neige payé par le client. Soit dit en passant, la grêle, la neige, etc., est très curieux résultat du processus de cristallisation – de la vapeur et non l'eau. Reconversion du corps solide à la fois dans l'unité gazeux est appelé sublimation.

monocristaux et polycristallin

Tout le monde a vu les modèles de glace d'hiver sur le verre dans le bus. Ils sont formés parce que la température intérieure du véhicule est supérieure à zéro Celsius. Et d'ailleurs, beaucoup de personnes qui respirent en même temps que l'air des paires de poumons, de fournir une plus grande humidité. Mais le verre (souvent subtile à l'unité) est à température ambiante, qui est un négatif. La vapeur d'eau, le toucher perd très rapidement la chaleur et se transforme en un état solide. L'un des bâtons de cristal à l'autre, chacune de la forme est légèrement différente de la précédente, et se développent rapidement de beaux motifs asymétriques. Ceci est un exemple de polycristallin. « Poly » – du latin « beaucoup ». Dans ce cas, certains d'entre microParts combinés en une seule unité. Tout produit métallique – trop souvent polycristallin. Et voici la forme parfaite de prisme de quartz naturel – est un monocristal. Dans sa structure, personne ne trouvera les imperfections et les lacunes, alors que dans les directions des volumes polycristallins pièces sont disposées de façon aléatoire et ne sont pas d'accord entre eux.

Smartphone et jumelles

Mais la technologie moderne nécessite souvent un monocristaux complètement pur. Par exemple, pratiquement tout smartphone contient dans son fond élément de mémoire de silicium. Aucun atome dans tout ce volume ne doit pas être déplacé de l'endroit idéal. Tout le monde doit prendre sa place. Dans le cas contraire, au lieu de photos que vous obtiendrez les sons de sortie, et, surtout, méchant.

Jumelles, appareils de vision nocturne ont également besoin de monocristaux en vrac suffisantes qui convertissent le rayonnement infrarouge en lumière visible. Les méthodes de leur nombre croissant, mais chacun nécessite des calculs particulièrement prudent et précis. Comment obtenir des monocristaux, les scientifiques comprennent de diagrammes de phase, à savoir regarder un graphique de la fusion et la cristallisation du produit. Créer une image est donc difficile, les scientifiques des matériaux est particulièrement apprécié par les scientifiques qui ont décidé de découvrir tous les détails de l'horaire.