Кристаллические и аморфные тела. Свойства твердых тел. Упругие деформации
Большинство твердых тел имеет кристаллическое строение. В твердом теле частицы располагаются в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку (кристаллы поваренной соли, горного хрусталя и др.). Существуют также твердые тела, не имеющие такого строения. Это так называемые аморфные тела (стекло, янтарь, битум).
Главной особенностью кристаллов является анизотропия – зависимость физических свойств от направления. Механическая прочность, электро- и теплопроводность, скорость распространения света и звука зависят от ориентации относительно осей симметрии кристалла. Например, слюдяную пластинку очень легко расщепить на тонкие листочки, однако при действии силы в перпендикулярном к поверхности листочка направлении прочность слюды значительно выше; древесина значительно легче раскалывается в продольном относительно волокон направлении и значительно прочнее в перпендикулярном направлении.
Аморфные тела не имеют строго порядка в расположении атомов, поэтому они изотропны.
Под действием внешних сил тела деформируются. Различают упругие и пластические деформации. При упругой деформации, если она не велика по сравнению с размерами тела, тело восстанавливает форму и размеры после прекращения внешнего воздействия.
При малых упругих деформациях возникает упругая сила Fупр, пропорциональная величине деформации x (закон Гука):
.
Знак (–) означает, что направление силы упругости противоположно направлению деформации. Удлинение x положительно при растяжении тела и отрицательно при сжатии.
Существует множество упругих деформаций: одностороннее расширение (сжатие), изгиб, сдвиг, кручение и др. Односторонне растяжение (сжатие) испытывают тросы, опоры, подвески и др. Изгиб испытывают балки, мосты, крылья самолета и др. Кручение испытывают валы, сверла и др.
Не все виды деформации являются независимыми. Можно показать, что любую упругую деформацию, какой бы сложной она ни была, можно свести к совокупности двух основных – растяжению (сжатию) и сдвигу. Так, изгиб можно свести к деформациям неоднородного растяжения и сжатия, кручение – к неоднородному сдвигу.
Вопросы
Как атмосферное давление изменяется с высотой?
Какой пар называется насыщенным? Что такое относительная влажность?
Как объяснить существование поверхностного натяжения?
При каком условии жидкость смачивает твердое тело? Не смачивает?
От чего зависит высота поднятия смачивающей жидкости в капилляре?
В чем отличие строения твердых тел от газов, жидкостей?