Связь частиц в твердом теле

Равнодействующая сила I, осуществляющая связь между частицами в твердых телах, складывается из СШ1 притяжения 2 и отталкивания 3. Изменение величины междуатомных сил в зависимости от расстояния между атомами представлена на рис. 12. [c.28]

Прежде всего общим свойством всех макроскопических объектов является то, что составляющие их частицы находятся в непрерывном движении. Правда, характер этого движения и законы, которые им управляют, как будто совершенно различны в различных объектах. В газах, например, молекулы свободно движутся по всему объему, лишь относительно изредка сталкиваясь друг с другом. В твердых телах атомы, напротив, сильно связаны между собой и могут лишь слегка колебаться около положений равновесия. Еще более могучим является обменное взаимодействие между электронами в металле, но оно совсем не похоже на взаимодействие между молекулами газа или атомами твердого тела. Оказывается, однако, что существует одна общая черта, одинаково характерная для всех этих разных движений их хаотичность. [c.13]

Этими почти независимыми подсистемами могут быть, например, отдельные частицы. Тогда мы имеем дело с обычным газом. В твердых телах независимыми являются не сами атомы, которые сильно связаны друг с другом, а их колебания около положений равновесия. В более сложных ситуациях приходится прибегать к более изощренным представлениям, чтобы выделить независимо движущиеся части макроскопических систем. Но если гипотеза о молекулярном хаосе работает, такие почти независимые подсистемы непременно должны существовать. [c.15]

Теплота трения выделяется в результате работы сил внутреннего трения в жидкости, однако в общем случае лишь часть работы сил трения переходит в теплоту. Оставшаяся часть затрачивается на изменение кинетической энергии потока и на возмещение работы сил тяжести эта часть работы сил трения связана с движением жидкой частицы как твердого тела. [c.283]

В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны волны акустические бывают различных типов. В жидкостях и газах возникают только продольные волны (табл. 1.4), в которых направления колебаний частиц и волны совпадают. В твердых телах наряду с продольными возникают поперечные волны, в которых движение частиц перпендикулярно распространению волны. Кроме того, вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны (Рэлея), частицы в которых движутся по эллипсу в плоскости, перпендикулярной поверхности. В металле эти волны практически затухают на глубине 1,5 X. Скорости распространения перечисленных волн, зависящие от свойств среды, связаны между собой соотношениями [c.20]

Компактный учебник, в котором рассматриваются моменты инерции, неголономные связи, принцип виртуальной работы, динамику частицы и твердого тела, уравнения Лагранжа, Аппеля и Гамильтона, уравнение Гамильтона — Якоби, устойчивость около положения равновесия или равномерного движения. Удар и возмущения. [c.441]

В твердом теле, как и в жидкостях, могут распространяться продольные упругие волны, в которых движение частиц происходит в направлении движения волны. Однако если в жидкости скорость звука связана с модулем всестороннего сжатия [c.71]

Структурные превращения в веществе состоят в изменении его структуры. Частицы вещества при превращениях меняют взаимное расположение (в твердом теле изменяют кристаллическую решетку), производят агрегатные и фазовые прев-ращения, распадаются на составные части — диссоциируют (молекулы распадаются на атомы), изменяют электронную оболочку атомов — производят ионизацию атомов, изменяют структуру ядра— вызывают ядерные превращения, видоизменяют строение молекулярных комплексов — обусловливают химические превращения, образуют адсорбционный слой на свободной поверхности вещества, меняют связи в молекулярных комплексах при растворении веществ. [c.48]

Диффузия. Протекающий во времени процесс выравнивания состава в газе, в жидкости и даже в твердом теле путем взаимного проникновения их частиц называется диффузией. Оцинковка железа и другие подобные операции связаны с диффузией жидкого металла в твердый. Твердое вещество также может диффундировать в жидкое — растворяться в нем. Это имеет важное практическое значение и наблюдается, между прочим, при изготовлении стали и других сплавов, когда твердый металл растворяется в жидком металле или в сплаве. [c.81]

Звуковые водны и их особенности. Звуковые волны подразделяются на продольные, поперечные и поверхностные. Смещение частиц в среде вдоль направления распространения отвечает продольной волне, смещение частиц в направлении, перпендикулярном поперечной волне. Поверхностные волны распространяются только в поверхностном слое тела. Все эти виды волн встречаются в твердых телах в жидкостях и газах наблюдаются только продольные волны. Длина волны % связана с частотой / и скоростью с распространения известным соотношением [c.299]

Явление теплопроводности в жидкостях и газах, как и в твердых телах, количественно определяется коэффициентом теплопроводности, градиентом температуры и геометрическими размерами проводящего тепло тела. В отличие от теплопроводности явление конвекции непременно связано с механическим движением, т. е. переносом в пространстве самой жидкой среды, ввиду чего конвекция возможна лишь в жидкостях и газах, частицы которых могут перемещаться за счет сравнительно слабого их сцепления. [c.33]

Различают внутреннее и внешнее трение. С внутренним трением связана работа деформации твердых тел. Она расходуется на упругую или остаточную деформацию, упрочнение и другие процессы, сопровождающие изменение формы твердого тела. В пластичных материалах работа деформации идет исключительно на упругое или остаточное изменение формы. В жидкой среде внутреннее трение возникает лишь при относительном движении частиц жидкости. В зависимости от ряда факторов внутреннее трение в жидкостях может быть сравнительно небольшим (при послойном, ламинарном течении) или значительно большим (при вихревом, турбулентном течении). Всякое явление, связанное с трением, сопровождается превращением механической работы в теплоту. [c.182]

В твердом теле силы внутренних связей атомов настолько велики, что для изменения взаимного расположения их, т. е. для изменения формы тела, нужно приложить значительные усилия. Жидкости характеризуются сравнительно свободным перемещением частиц — атомов или молекул, однако силы связи между частицами при этом сохраняют значительную величину. Под действием этих сил свободный небольшой объем жидкости, например, собирается в каплю. Твердое и жидкое состояния иногда объединяют понятием конденсированное состояние или конденсированная фаза . Атомы или молекулы газообразного вещества полностью теряют связь между собой и при отсутствии ограничений удаляются друг от друга. [c.9]

В отличие от газов и жидкостей, частицы которых перемещаются более или менее свободно, в твердых телах частицы совершают лишь сравнительно небольшие передвижения около определенных точек, называемых узлами пространственной решетки. Различают несколько типов внутренней связи между составляющими твердое тело ионами, атомами и молекулами для металлов характерна так называемая металлическая связь. [c.6]

Vк% к — X. Отношение большой оси к малой для них пропорционально разности Ад—А . Эллиптическая траектория частиц жидкости вызвана неоднородностью волны в жидкости (возрастанием амплитуды вдоль фронта волны при удалении от границы), что в свою очередь связано с затуханием поверхностной волны в твердом теле вдоль оси х из-за излучения энергии в жидкость. [c.142]

Энергия химической адсорбции. Все многообразие химических связей в объемных соединениях сохраняется и на поверхности. Однако специфика ее электронной структуры может существенно повлиять и на характер связи и распределение электронов как в адсорбированной молекуле, так и в поверхностной фазе твердого тела. Как мы уже говорили, адсорбированная частица и твердое тело должны рассматриваться как единая квантовая система. Теория хемосорбционной связи развивается в двух направлениях. Одно из них преследует задачу конкретизировать распределение электронов в образовавшемся адсорбционном комплексе, другое — ограничивается описанием общих свойств системы адсорбированная молекула-твердое тело, сосредоточивая основное внимание на изменениях энергетического спектра поверхности в рамках зонного приближения. [c.213]

Связь между ионами и электронами в твердом теле осуществляется за счет сильного взаимодействия между этими частицами. Физические явления в твердом теле поэтому являются коллективными явлениями, в них участвует большое число частиц, из которых построена решетка. Теоретическое описание таких явлений на первый взгляд кажется значительно более сложным, чем описание простой системы слабо взаимодействующих между собой частиц. Результаты последних десяти лет, однако, показали, что систематическое введение понятия элементарных возбуждений позволяет охватить большую часть физики твердого тела с единой точки зрения. Одновременно эта концепция дает наглядную формулировку многих явлений в твердых телах и, таким образом, сильно облегчает их понимание. [c.9]

Рассмотрим сначала принципиальные различия в строении твердых тел с точки зрения характера внутренних связей между основными частицами, образующими твердое тело — ионами атомами, молекулами. [c.18]

Пе останавливаясь на особенностях природы сил взаимодействия, отметим слеяуюптие виды связи частиц в твердых телах связь Ван-дер-Ваальса, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь и водородная связь [37, 74]. Наиболее универсальной является связь Ван-дер-Ваальса. Она возникает во всех без исключения случаях. Вместе с тем это наиболее слабая связь с энергией порядка 10" Дж/моль, характерной для мало устойчивых и легко летучих структур с низкими точками плавления. Ионная связь является типичной химической связью, широко распространенной среди неорганических соединений. К таким соединениям относятся интерметаллические соединения, например, карбиды и нитриды, а также окислы металлов, сульфиды и другие полярные соединения [278. Энергия ионной связи составляет 10 Дж/моль, что характерно для соединений с высокой точкой плавления. В некоторых металлах и во многих интерметаллических соединениях встречается ковалентная связь с энергией 10 Дж/моль. Металлическая связь, возникаюш,ая [c.17]

Д. в твердых телах является чрезвычайно медленным (вековым) процессом вследствие труднонодвижности частиц в твердых телах (весьма высокого внутреннего трения в них по отношению к перемещающимся в них отдельным частицам) с весьма медленной Д. связана и малая ионная электропроводность твердых тел (ионных проводников). Д. в твердых телах была обнаружена и изучена Спрингом, а затем Робертс-Аустеном. В условиях возможно более совершенного контакта цилиндрики из двух различных металлов Аи — РЬ, п — Си, 8п — РЬ, Аи — Ад и др. складывались основаниями на 3—12 час. или более долгое время (месяцы, годы) под давлением собственного веса или под более высокими давлениями. Повышение темп-ры ускоряет Д., и потому обычно металлы при непродолжительных опытах поддерживались при повышенных темп-рах, но все же далеких от точки плавления (для Р1 на 1 600°, Си на 800°, для легкоплавких металлов на 200° ниже их точки плавления). При этом 8п и РЬ, взаимно диффундируя (аа 12 час. без добавочного давления), образуют твердый раствор слоем толщиной в 6 мм, а п и Си — [c.461]

Одновременно с успехами эксперимента теоретиками было показано, что отклик системы на слабое внешнее возмущение можно описать в терминах точных собственных функций рассматриваемой системы многих частиц. Такое описание может служить отправным пунктом для детальных расчетов, основанных на той или иной конкретной модели системы. Кроме того, оказывается возможным, например, непосредственно связать результаты измерений спектра флуктуаций плотности с простран-ственнб-времеиными корреляциями между частицами в твердом теле и достичь таким образом более глубокого понимания поведения системы. [c.27]

Коррозионный процесс связан с перестройкой связей в твердых телах. В отличпе от газов и жидкостей, в которых частицы перемещаются более или менее снободно, частицы твердых тел [c.8]

Теория напряжений ставит перед собой задачу определения внутренних сил в твердом теле. Эти силы выражают взаимодействие между собой молекул. Меру внутренних сил называют напряжением. При действии внешних сил тело деформируется и изменяется взаимное расстояние между его точками вследствие этого возникают дополнительные внутренние силы. Для их обнаружения в теории напряжений используются метод сечений и аксиома связей, известная читателям из курса теоретической механики. Напряжения изменяются при переходе от одной частицы к другой и потому напряженное состояние тела является в общем случае неоднородным, образуя поле напряжений. Вследствие этого уравнения равновесия в МДТТ составляются для произвольной бесконечно малой час- [c.41]

Аналитическая форма механики, развитая Эйлером и Ла-гранжем, существенно отличается по своим методам и принципам от механики векторной. Основной закон механики, сформулированный Ньютоном произведение массы на ускорение равно движущей силе ,— непосредственно применим лишь к одной частице. Он был выведен при изучении движения частиц в поле тяготения Земли, а затем применен к движению планет под воздействием Солнца. В обоих случаях движущееся тело могло рассматриваться как материальная точка или частица , т. е. можно было считать массу сосредоточенной в одной точке. Таким образом, задача динамики формулировалась в следующем виде Частица, которая может свободно перемещаться в пространстве, находится под действием заданной силы. Описать движение в любой момент времени . Из закона Ньютона получалось дифференциальное уравнение движения, и решение задачи динамики сводилось к интегрированию этого уравнения Если частица не является свободной, а связана с други ми частицами, как, например, в твердом теле или в жидкости то уравнение Ньютона следует применять осторожно. Не обходимо сначала выделить одну частицу и определить силы которые на нее действуют со стороны остальных, окружа ющих ее частиц. Каждая частица является независимым объектом и подчиняется закону движения свободной частицы Этот анализ сил зачастую является затруднительным Так как природа сил взаимодействия заранее неизвестна приходится вводить дополнительные постулаты. Ньютон полагал, что принцип действие равно противодействию известный как его третий закон движения, будет достаточен для всех проблем динамики. Это, однако, не так. Даже в динамике твердого тела пришлось ввести дополнительное предположение о том, что внутренние силы являются цен- [c.25]

Быстрая частица, попадая в твердое тело, вовлекается в непрерывный процесс взаимодействия с его атомами и электронами, передавая им свою энергию. Некоторые атомы среды при этом получают энергию, превышающую их энергию связи в твердом теле, и также приходят в движение, порождая вакансии. Какая-то часть первично выбитых атомов в результате взаимодействия с быстрой частицей получает энергию, достаточную для приведения в движение других вторично выбитых атомов. Возникает каскад движущихся атомов. Все эти движущиеся в твердом теле частицы и атомы в результате взаимодействия со средой постепенно замедляются и останавливаются. Некоторые атомы при этом захватываются ранее образованными вакансиями (этот процесс называется быстрым или кратковременным отжигом), а остальные останавливаются в межузлиях кристаллической решетки. [c.20]

Структура расплава вблизи точки затвердевания мало отличается от структуры твердого тела. В связи с высокой интенсивностью теплового движения происходят постоянное образование и распад областей с упорядоченным (как в решетке твердого кристаллического тела) расположением частиц. Из-за большего, чем в твердом теле, расстояния между частицами в жидкости, которая уже не имеет однородной структуры, образуется динамически упорядоченное состояние. На рис. 1.140 — схема процесса затвердевания сплава с неограниченной растворимостью на стадии зародышеобразо-вания. [c.61]

Виды связи в твердых телах. С точки зрения физиков суш,ествование и прочность твердого тела обусловлены наличием между структурными частицами сил взаимодействия, яействуюптих на достаточно малых расстояниях. Такими частицами могут быть атомы, ионы или молекулы. Прочность твердого тела обеспечивается силами притяжения между частицами. Для возникновения устойчивой структуры твердого тела необходимо, чтобы между отдельными частицами возникали не только силы притяжения, но и силы отталкивания, препятствуюптие беспредельному сближению частиц и их полному слиянию. [c.17]

В школьном учебнике по фИзике [51] дано следующее определение Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1° С, называется удельной теплоемкостью . Кроме того, указано, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества... [51]. Таким образом, понятно, что теплоемкость тела будет тем больше, чем больше разнообразных движений могут совершать атомы в нем, поскольку на каждое движение расходуется тепловая энергия. В твердом теле все частицы колеблются около постоянных положений равновесия, и колебания передаются от одной частицы к Другой, потому Что они как пружинками связаны упругими силами. Немецкий физик и химик Питер Дебай— один из основоположников теории твердого тела в 1912 г. показал, что эти колебательные движения распространяются в твердом теле по всем направлениям как упругие волны — гиперзву-ковые волны высокой частоты. В так называемой модели твердого тела Дебая главным является представление о твердом теле как об изотропной упругой среде, способной совершать колебания в конечном диапазоне частот, Дебай рассчитал спектр таких Собственных частот колебаний для [c.146]

В начале тридцатых годов стали интенсивно развиваться исследования, связанные с изучением механических свойств аморфных и высокомолекулярных твердых тел. Развитие этого направления связано с именами А. П. Александрова, П. П. Кобеко, М. О. Корнфельда, Е. В. Кувшинского и др. Приблизительно к этому же периоду относится зарождение представлений о ведущей роли теплового движения в определении механических свойств твердых тел. Такой подход в значительной мере основывался на идеях Я. И. Френкеля о термофлуктуационном механизме движения частиц, едином для всех жидкостей и твердых тел. Согласно этой концепции изменение конфигурации атомов в твердом теле происходит в момент тепловой флуктуации, повышающей на некоторое время локальную энергию, а внешнее напряжение приводит лишь [c.423]

Идея заключается в том, что если при Р = Р р энергия связей частиц Рсв в твердом теле Р в < Рср, то при Я = и той же средней мощности источника Рср = onst [c.24]

Пористость прессованных заготовок обычно составляет 10—40%, В ходе спекания сначала пронсходит припекание между собой частиц порошка в местах соприкосновения, а затем идет сложаый процесс закрытия пор и их постепенного рассасывания. Внешне это выражается в усадке изделий во всех направлениях и сокращении пористости до 1—2%. Поскольку спекание связано с диффузионными процессами в твердом теле, длительность его весьма велика (несколько часов) и тем больше, чем значительнее масса изделия. [c.139]

Согласно молекулярно-кинетической теории (Л. 1-1—1-6], все вещества СОСТОЯТ из молекул, мельчайших частиц, еще сокраняющих химические свойства данного вещества. Мельчайшей частицей простого вещества, элемента, является атом. Из атомов строятся молекулы. Молекулы связаны между собой силами сцепления, и в зависимости от величины этих сил вещество находится в твердом, жидком или газообразном состоянии. Молекулы находятся в непрерывном движении. В твердых телах они колеблются около положения равновесия, в жидкостях двигаются поступательно с различными скоростями, постоянно меняя направление своего движения, а в газах силы сцепления настолько малы, что молекулы перемещаются совершенно свободно, занимая весь предоставленный газу объем. [c.5]

В применяемом здесь обычном приближении электроны считаются независимыми частицами, подчиняюш 1шися статистике Ферми— Дирака. В приближении нулевого порядка твердое тело рассматривается как ящик или сосуд, внутри которого электроны движутся, как газ это так называемая модель Зоммерфельда. Более реалистично влияние кристаллической решетки учитывается в приближении первого порядка, где периодический потенциал решетки рассматривается как возмущение состояния почти свободных электронов. Можно исходить из противоположного допущения, а именно считать, что электроны достаточно жестко связаны с атомными ядрами в твердом теле, но способны двигаться через решетку благодаря некоторому перекрытию орбиталей, принадлежащих близко расположенным атомам. Как то, так и другое рассмотрение приводят к одним и тем же результатам в кристалле существуют области близко расположенных уровней энергии (энергетические зоны), разделенные запрещенными зонами (энергетическими щелями). Эти зоны соответствуют областям, для которых волновое уравнение Шредингера имеет или не имеет решения. Линия раздела между разрешенными и запрещенными уровнями носит название границы зоны. Волновые функции "ф всегда могут быть представлены как волновые функции свободных электронов, модулированные функцией, имеющей периодичность решетки. [c.457]

Данный метод г иводит к изменению иерархической структуры уравнений движения. Наиболее общим в этом случае как уже указывалось, является система уравнений движения вязкой жидкости в нагфяжениях (1.1), которая и подлежит интегрированию. На втором, более низком уровне находится система уравнений Навье, которая отличается от г едьщущей системы отсутствием конвективных слагаемых полного ускорения частицы в связи с отсутствием свойства текучести в твердом теле. Система уравнений Навье (1.5) имеет частные случаи, которые рассматриваются в теории уг угости. [c.120]

В твердых телах могут ос июствляться различного типа связи между частицами. Hai onee сильные связи - это ионная, ковалентная и металлическая. [c.57]

Помимо рэлеевских волн, рассмотренных в 4, известны и другие типы поверхностных волн в твердых телах [12, 31]. Коснемся наиболее важных из них ). Прежде всего следует назвать поверхностные волны в кристаллах [32, 33]. В настоящее время строго доказано существование поверхностных волн в большинстве направлений любых срезов кристаллов [34, 35]. Анизотропия упругих свойств последних в общем случае приводит к тому, что плоская поверхностная волна имеет три компоненты смещения, а ее волновой вектор не совпадает по направлению с вектором групповой скорости ). Лишь для симметричных направлений кристалла векторы групповых и фазовых скоростей коллинеарны, а траектории частиц лежат в сагиттальной плоскости. Такие поверхностные волны, весьма схожие с рэлеевскими волнами в изотропном твердом теле, обычно называют волнами рэлеевского типа 32]. Типичным примером является волна, распространяющаяся в направлении 2 К-среза пьезоэлектрического кристалла ниобата лития. Заметим, что в пьезоэлектрических кристаллах поверхностная волна обычно сопровождается квазистатическим электрическим полем, что находит применение в различных акустоэлектронных устройствах обработки сигналов. Влияние пьезоэффекта приводит в ряде кристаллов к существованию чисто сдвиговых поверхностных волн [36, 37], называемых волнами Гуляева — Блюштейна. Эти волны, в отличие от рэлеевских, слабо неоднородны. Распространяясь со скоростью с с , они спадают с глубиной на расстоянии 1 Кэм Т , где /Сэм — коэффициент электромеханической связи, характери- [c.203]

Учет пространственной дисперсии совершенно необходим при рассмотрении продольных волн (достаточно напомнить, что при пренебрежении пространственной дисперсией групповая скорость продольных волн равна нулю [6]) ). Продольные волны, которые особенно хорошо известны в случае плазмы (плазменные волны), могут существовать и в кристаллах, хотя в этом случае затухание волн является довольно значительным. С вопросом о продольных (плазменных) волнах в твердом теле связана проблема дискретных потерь энергии при прохождении заряженных частиц через тонкие пленки [5, 7]. Не останавливаясь здесь на этом вопросе, а также на значении пространственной дисперсии и использовании тензора е Дш, к) в физике плазмы [6, 7], в металлооптике [7, 8] и некоторых других областях [7, 9], сосредоточим внимание только на кристаллооптике. [c.16]

Будем характеризовать волну непрерывным распределением в среде давления, скорости частиц, плотности и температуры (иногда и некоторыми другими величинами например, в твердых телах вместо давления рассматривают тензор напряжений). В каждой волне эти величины и их изменения связаны друг с другом. Озвокупность всех этих величин называют волновым полем. Распространение волны — это изменение волнового поля с течением времени. [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...