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Kristallisations- und Schmelz Zeitplan von Veränderungen der Aggregatzustand des Stoffes

Dieser Artikel erklärt, was die Kristallisation und Schmelzen. Im Beispiel der verschiedenen Aggregatzustände des Wassers wird erklärt, wie viel Wärme zum Einfrieren und Auftauen benötigt wird, und warum diese Werte unterschiedlich sind. Es zeigt den Unterschied zwischen der Poly- und Einkristallen sowie die Komplexität der Herstellung des letzteren.

Umzug in einem anderen Aggregatzustand

Ein gewöhnlicher Mensch denkt über dieses seltene, aber das Leben auf dem Niveau, auf dem sie jetzt existiert, wäre ohne Wissenschaft nicht möglich gewesen. Welcher genau? Eine schwierige Frage, weil viele der Prozesse an der Schnittstelle von mehreren Disziplinen auftreten. Phänomene, für die genau feststellen das Gebiet der Wissenschaft schwierig ist, ist die Kristallisation und Schmelzen. Es scheint, gut, was schwierig ist: es Wasser war – Eis geworden ist , war eine Metallkugel – ein Pool von geworden ist flüssiges Metall. Allerdings sind die genauen Mechanismen der Übergang von einem Aggregatzustand zum anderen fehlt. Physik steigt tiefer in den Dschungel, aber genau, an welcher Stelle vorherzusagen, Schmelzen und Kristallisieren des Körpers beginnt noch nicht erhalten worden.

Was wir wissen,

Etwas, das die Menschheit immer noch weiß. Der Schmelzpunkt und Kristallisations ziemlich leicht empirisch bestimmt. Aber alles ist nicht so einfach. Jeder weiß , dass das Wasser schmilzt und gefriert bei null Grad Celsius. Wasser ist jedoch in der Regel nicht nur ein theoretisches Konstrukt, eine bestimmte Menge. Vergessen Sie nicht, dass der Schmelz- und Kristallisationsprozess nicht unmittelbar ist. Eiswürfel beginnt früher zu schmelzen als genau erreicht null Grad, das Wasser im ersten Becherglas mit Eiskristallen bei einer Temperatur bedeckt ist, die leicht die Markierung auf der Skala überschreitet.

Isolation und Absorption von Wärme während des Übergangs in einen anderen Aggregatzustand

Kristallisation und schmelzende Feststoffe durch bestimmte thermische Effekte begleitet. Im flüssigen Zustand (Atome oder manchmal) das Molekül miteinander verbunden sind, ist nicht sehr dicht. Genau aus diesem Grund haben sie die Fähigkeit zu „fließen“. Wenn die Körperwärme zu verlieren beginnt, Atome und Moleküle beginnen, sie in der bequemste Struktur zu vereinen. Somit tritt Kristallisation. Oft auf den äußeren Bedingungen abhängig ist, wird aus dem gleichen Kohlenstoff-Graphit, Diamant oder Fulleren erhalten. Also nicht nur die Temperatur, sondern auch der Druck Einfluss auf die Art und Weise wird die Kristallisation und Schmelzen stattfindet. Um jedoch die Kristallstruktur der starren Verbindung zu zerstören, dauert es etwas mehr Energie, und damit die Wärmemenge, als die sie zu schaffen. So friert das Material schneller als unter den gleichen Bedingungen Prozesse zu schmelzen. Dieses Phänomen wird als latente Wärme bezeichnet und stellt den Unterschied oben beschrieben. Es sei daran erinnert, dass die latente Wärme nicht auf die Wärme bezogen ist und als solches spiegelt die erforderliche Wärmemenge zum Schmelzen und Kristallisation auftrat.

Volumenänderung, wenn auf einem anderen Aggregatzustand Schalt

Wie bereits erwähnt, sind die Anzahl und Qualität der Links in den flüssigen und festen Zuständen unterschiedlich. Für flüssigen Zustand mehr Energie erfordert daher bewegen Atome schneller ständig von einem Ort zum anderen zu springen und eine temporäre Verbindung zu schaffen. Da die Amplitude der Schwingungen der Teilchen größer und die Flüssigkeit hat ein größeres Volumen. Während in einer festen dichten Verbindung, jedes Atom eine Gleichgewichtslage etwa vibriert, ist er nicht in der Lage, seine Position zu verlassen. Diese Struktur nimmt weniger Platz in Anspruch. So dass das Schmelzen und Kristallisieren von Substanzen durch eine Volumenänderung begleitet.

Eigenschaften Schmelz und Kristallwasser

Diese gemeinsame und wichtige Flüssigkeit für unseren Planeten, wie Wasser kann beiläufig keine große Rolle im Leben von fast alle Lebewesen spielen. Oben beschrieben , ist die Differenz zwischen der Wärmemenge , die für die Kristallisation und Schmelzen stattfanden, sowie die Volumenänderung , wenn der Aggregatzustand ändert. Einige Ausnahmen von beiden Regeln ist Wasser. Wasserstoff verschiedene Moleküle in einem flüssigen Zustand sogar kurzzeitig verbunden und bilden schwach, aber noch nicht Null Wasserstoffbindung. Dies erklärt die extrem große Wärmekapazität dieser universellen Flüssigkeit. Es sollte beachtet werden, dass der Wasserstrom, diese Kommunikation nicht stören. Aber ihre Rolle (in anderen Worten, Kristallisation) während des Gefrierens bis zum Ende bleibt unklar. Allerdings sollte man zugeben, dass das Eis der gleichen Masse mehr Volumen als flüssiges Wasser einnimmt. Diese Tatsache ist eine Menge Schaden an Versorgungsnetze verursacht, und liefert eine Menge Probleme, ihre Leute zu dienen.

Nicht nur einmal oder zweimal in den Nachrichten geflasht solche Nachrichten. Im Winter war der Heizraum eines entfernten Dorf gibt ein Unfall. Wegen der Schneestürme, Eis und starker Frost haben keine Zeit, Kraftstoff zu fahren. Wasser versorgen die Heizung und Wasserhähne, Batterie, länger warm. Wenn es nicht Zeit zu entleeren ist, wobei das System zumindest teilweise leer verlassen, und es ist besser, um zu trocknen, beginnt es Umgebungstemperatur zu erfassen. Mehr als oft nicht, zu diesem Zeitpunkt dort leider sind schwere Fröste. Und das Eis zu reißen Rohre, Menschen ohne Chance auf ein bequemes Leben in den kommenden Monaten zu verlassen. Dann natürlich die Beseitigung den Unfalls, tapfere Notfallsituationen Ministerium, durch den Schneesturm bricht mit dem Hubschrauber ein paar Tonnen des begehrten Kohls und schlechten Sanitär in den heftigen kalten Uhr Wechselgeldröhren bombardiert werden.

Schnee und Schneeflocken

Imagining das Eis, denken wir oft von dem kalten Würfel in einem Glas Saft oder die Weiten des gefrorenen Antarktis. Schnee wird von Menschen als ein besonderes Phänomen wahrgenommen, die auf dem Wasser zu sein scheint in keinem Zusammenhang. Aber in der Tat ist es das gleiche Eis, gefror nur in einer bestimmten Reihenfolge, die die Form bestimmt. Sie sagen, dass zwei identische Schneeflocken in der ganzen Welt gibt es nicht. Ein Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten nahm die Sache ernst und hat die Bedingungen für den Erhalt dieser Schönheiten bestimmt hex Form gewünscht. Sein Labor bieten kann sogar einen Schneesturm von Schneeflocken Bild vom Kunden bezahlt. Übrigens, Hagel, Schnee und dergleichen, ist sehr kurioses Ergebnis des Kristallisationsprozesses – aus dem Dampf und kein Wasser. Rückumwandlung des Festkörpers auf einmal in gasförmiger Einheit Sublimation bezeichnet.

Einkristalle und polykristallinen

Jeder hat das Winter Eis Muster auf Glas im Bus gesehen. Sie gebildet werden, weil die Temperatur im Inneren des Fahrzeugs über Null Grad Celsius ist. Und außerdem Atmung zusammen bietet eine Menge Leute mit der Luft aus den Lungen Paaren, höhere Luftfeuchtigkeit. Aber das Glas (oft subtil Single) ist bei Umgebungstemperatur, dass ein negativ ist. Wasserdampf, es zu berühren verliert sehr schnell Wärme und verwandelt sich in einen festen Zustand. Ein Kristall-Sticks zum anderen, jede der folgenden Form ist etwas anders als die vorherige, und schnell schöne asymmetrische Muster wachsen. Dies ist ein Beispiel aus polykristallinem. „Poly“ – aus dem lateinischen „viel“. In diesem Fall kombiniert einige Mikro in einer einzigen Einheit. Jedes Metall Produkt – zu oft polykristallin. Und hier ist die perfekte Form von natürlichem Quarz-Prisma – ein Einkristall. In seiner Struktur wird niemand Mängel und Lücken finden, während in polykristallinen Volumina Richtungen Stücke zufällig angeordnet sind und miteinander nicht einverstanden.

Smartphone und Fernglas

Aber in der modernen Technik erfordert oft eine völlig reine Einkristalle. Zum Beispiel enthält praktisch jedes Smartphone in seinem Tiefen Siliziumspeicherelement. Kein Atom in all diesem Band soll nicht von der idealen Lage verschoben werden. Jeder hat seinen Platz zu nehmen. Andernfalls statt Fotos sehen Sie die Tonausgabe bekommen, und vor allem böse.

Ferngläser, Nachtsichtgeräte müssen auch ausreichend Einkristallen, die Infrarotstrahlung in sichtbares Licht umwandeln. Verfahren zu ihrer wachsenden Zahl, aber jeder muss besonders vorsichtig und genaue Berechnungen. Wie Einkristalle erhalten, verstehen Wissenschaftler aus Phasendiagramme, das heißt in einem Graphen von Schmelzen und Kristallisieren des Produkts suchen. Erstellen Sie ein Bild schwierig ist daher Materialwissenschaftler vor allem von Wissenschaftlern geschätzt wird, die sich entschieden, alle Details des Plans, um herauszufinden.