物質の凝集状態の変化の結晶化及び溶融スケジュール

この記事では、どのような結晶化および溶融を説明しています。 水の凝集の異なる状態の例では、凍結融解、なぜこれらの値が異なっているために必要とされているどのくらいの熱、説明されています。 それはポリ単結晶、ならびに後者の製造の複雑さとの差を示しています。

別の集計状態への移行

普通の人は、それが今存在するレベルで、この珍しいが、人生について考え、科学なしには不可能だったでしょう。 それは何ですか？ 難しい質問、プロセスの多くは、いくつかの分野の界面で生じるため。 科学の領域が困難である突き止めるいる現象は、結晶化および溶融です。 これはよく、難しいものです、と思われる：水があった-氷となっている、金属ボールだった-のプールとなっている 液体金属。 しかし、一方からの遷移の正確なメカニズム 凝集の状態 別の欠落です。 物理学は、ジャングルの中に深い登るが、正確にどの時点ではまだ得られていない体の溶融と結晶化を開始します予測します。

私たちは知っています

人類はまだ知っている何か。 融点 と結晶化がかなり容易に経験的に決定します。 しかし、すべてはそれほど単純ではありません。 誰もが、水が融解し、ゼロでフリーズすることを知っている摂氏。 しかし、水は通常、単に理論的な構築物であって、具体的な金額ではありません。 溶融結晶化プロセスは、瞬時ではないことを忘れないでください。 アイスキューブが正確にゼロ度に達するよりも早く溶融し始め、第1のビーカー内の水はわずかにスケール上のマークを超えた温度で氷の結晶で覆われています。

凝集の異なる状態への遷移時の熱の単離および吸収

特定の熱効果を伴う結晶化および溶融固体。 液体状態で相互に接続されている分子（または時には原子）が非常にタイトではありません。 正確には、このため、彼らは「流れ。」の能力を持っています 体が熱を失い始めるときは、原子や分子が最も便利な構造でそれらを統一するために始めます。 このように、結晶化が起こります。 多くの場合、外部条件に依存して、同一のカーボングラファイト、ダイヤモンド、又はフラーレンから得られます。 だから、途中で温度も圧力影響だけではないが、結晶化および溶融を進めてまいります。 しかし、剛性接続の結晶構造を破壊するためには、それらを作成するよりも少し多くのエネルギー、ひいては発熱量を要します。 このように、材料は同じ条件で速く溶融プロセスよりフリーズします。 この現象は、潜熱と呼ばれ、上記の差を反映しています。 潜熱熱に関係しない、そのように溶融するのに必要な熱の量を反映し、結晶化が起こったことを思い出してください。

別の集計状態への切り替え時の体積の変化

既に述べたように、数及び液体及び固体状態のリンクの品質は異なっています。 液体状態のために、より多くのエネルギーを必要とし、そのため、原子が速く絶えずある場所から別の場所にジャンプすると、一時的な接続を作成するに移動します。 以来、 振動の振幅 より大きな粒子、及び液体のより大きな体積を有します。 固体タイト関連して、各原子は平衡の位置を中心に振動するのに対し、彼は彼のポジションを離れることができません。 この構造は、より少ないスペースを占めています。 体積変化を伴う物質の融点と結晶化するように。

溶融特性および結晶水

水のような私たちの惑星のためのこの一般的で重要な液体は、気軽にほぼすべての生き物の生活の中で大きな役割を果たしていないことがあります。 上記の差である 熱の量 凝集の状態を変更する際の場所、並びに体積の変化を取り、結晶化および融解するために必要。 両方のルールにはいくつかの例外は水です。 液体状態の水素の異なる分子であっても簡単にゼロでない水素結合依然として弱い形成し、接続された、しかし。 これは、この普遍的な流体の非常に大きな熱容量を説明します。 水の流れ、これらの通信が干渉しないことに留意すべきです。 しかし、最後まで（結晶化、他の言葉で）凍結時の彼らの役割は依然として不明です。 しかし、一つは同じ質量の氷が液体の水よりも多くの体積を占めることを認めるべきです。 この事実は、ユーティリティ・ネットワークへの損傷の多くを引き起こし、そして彼らの人々にサービスを提供する多くの問題を提供しています。

だけでなく、一度か二度のニュースでは、このようなメッセージが光りました。 冬には、リモートの村のボイラー室は、事故がありました。 そのため吹雪のため、氷と重い霜は、燃料を駆動するための時間を持っていませんでした。 水は加熱やタップ、バッテリー、長い暖かいに供給されます。 それは、少なくとも部分的に空のシステムを残して排出する時ではない、乾燥した方がよい場合は、周囲温度を取得し始めます。 多くの場合、残念ながら、この時点で重い霜があります。 そして、氷は今後数ヶ月で快適な生活のためのチャンスがないと人を残して、パイプを引き裂きます。 その後、もちろん、激しい寒クロック変更チューブにヘリコプターで切望された石炭と貧しい配管の数トンを砲撃取得する吹雪を突破、事故、勇敢な緊急事態省を排除します。

雪と雪

氷を想像、私たちはしばしば、ジュースのグラスで冷たいキューブまたは冷凍南極の広大なと考えています。 雪は水とは無関係であると思われる特殊な現象として、人によって知覚されます。 しかし、実際にはそれだけで形状を決定する特定のため、中に凍結、同じ氷です。 彼らは、全世界で二つの同一の雪片が存在しないことを言います。 米国の科学者は真剣に問題を取り上げたし、六角形状を希望これらの美しさを得るための条件を決定しました。 彼の研究室では、クライアントによって支払わ雪像も、吹雪を提供することができます。 蒸気と水ではないから - ところで、雹、雪などは、結晶化プロセスの非常に好奇心が強い結果です。 気体の単位で一度に固体の再変換は、昇華と呼ばれます。

単結晶と多結晶

誰もがバスの中でガラス上の冬の氷のパターンを見ています。 車両内部の温度が摂氏零以上であるので、それらが形成されています。 それに、肺のペアからの空気と一緒に呼吸する多くの人々は、より高い湿度を提供しています。 ガラス（しばしば微妙なシングルが）周囲温度である。しかし、それは否定的です。 水蒸気は、 非常に迅速にそれに触れると熱を失い、固体状態となります。 別の結晶スティックは、次の形式のそれぞれは、前のものとは若干異なっており、すぐにきれいな非対称パターンを育てます。 これは、多結晶の一例です。 「ポリ」 - ラテン語から「ロット」。 この場合、マイクロパーツのいくつかは、単一のユニットに組み合わせます。 任意の金属製品 - あまりにも頻繁に多結晶。 そして、ここで自然な水晶プリズムの完璧な形である - 単結晶です。 多ボリュームの指示片がランダムに配置され、一致しなかった、その構造中に、誰も、欠陥やギャップを見つけていないであろう。

スマートフォンや双眼鏡

しかし、現代の技術では、多くの場合、完全に純粋な単結晶が必要です。 例えば、実質的に任意のスマートフォンは、その深さのシリコンメモリ素子に含まれています。 このボリュームのすべてでNO原子は理想的な場所から移動しないべきではありません。 誰もがその場所を取る必要があります。 そうでない場合は、代わりに写真のすべての最も厄介な、出力音を取得し、かつます。

双眼鏡は、暗視装置はまた、可視光に赤外線を変換するのに十分なバルク単結晶を必要とします。 彼らの成長の数のための方法は、それぞれが、特に慎重かつ正確な計算を必要とします。 どのように単結晶を得た、科学者、すなわち溶融物の結晶化のグラフを見て、相図から理解します。 困難な絵を作成し、それゆえ、材料科学者は、特にスケジュールのすべての詳細を見つけることを決めた科学者によって理解されます。