Основные типы связи в твердых телах

МЕЖАТОМНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СВЯЗЕЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ [c.54]

Основные типы связи в твердых телах [c.19]

Следует отметить, что этими типами дифракции не ограничивается все многообразие дифракционных полей в твердом теле. Существуют, например, дифракция в ближней зоне преобразователей, дифракция узких пучков излучения. Они достаточно хорошо изучены [39, 59] и частично будут рассмотрены в подразд. 1.3. В данной книге мы ограничились рассмотрением дифракционных полей, которые связаны в основном с физическими особенностями твердого тела и в меньшей степени с преобразователями. [c.34]

Кристаллы неорганических веществ с водородной связью (которая по своему характеру является, в основном, ионной) часто выделяют в отдельный тип. Водородная связь обусловлена электростатическим притяжением между атомом водорода и каким-либо сильно электроотрицательным атомом (О, F, N, С1 и др.). Классическим примером таких веществ является вода в жидком или твердом состоянии. Из-за недостатка места мы не будем более подробно останавливаться на этом типе связи и отошлем читателя к более фундаментальным трудам по физике твердого тела. [c.55]

При температуре тела выше абсолютного нуля некоторое количество электронов, зависящее от температуры и величины запрещенной зоны, может обладать необходимой для перехода энергией и находиться в свободной зоне в основной зоне будет находиться равное количество незанятых уровней. Переход электронов из одной зоны в другую является непрерывным процессом, и состояние, характеризующееся наличием в среднем некоторого количества электронов в свободной зоне и равного ему количества незанятых уровней в основной зоне, является состоянием динамического равновесия, соответствующего данной температуре тела. Между указанными классами твердых тел нельзя провести резких границ некоторые кристаллические твердые тела проявляют свойства, характерные для нескольких типов связи. [c.36]

Широко распространенная в практике исследований и расчетов маятниковая расчетная модель с сосредоточенными массами (рис. 94) не дает возможности учесть все многообразие пространственных эффектов, которые проявляются в работе сооружений при интенсивных сейсмических воздействиях. При формулировке расчетных моделей сооружений, учитывающих пространственную работу, можно исходить из следующего для жестких сооружений, колебания которых определяются в основном упругими свойствами основания, целесообразно принимать расчетную модель в виде твердого тела с шестью степенями свободы, опертого на упругое основание, которое можно моделировать или упругим полупространством, или в первом приближении упругими связями различного типа, отображающими действительную работу основания, [c.318]

Если исследовать деформирование твердого тела на макроскопическом уровне, то почти всегда можно выделить три основных типа деформаций упругую, пластическую и вязкоупругую. Эти типы деформаций можно выразить формулой, отражающей функциональную связь между напряжением и деформацией. В общем виде ее можно записать как [c.178]

В приведенной последовательности мы проследили иерархическую связь сверху—вниз — от дислокаций к точечным дефектам и их электронным состояниям. Разумеется, иерархия обнаруживается и в обратном направлении дислокации объединяются в малоугловые границы, те формируют блочную структуру зерна, зерна определяют поведение всего образца. В настоящее время о каждой из ступеней иерархической лестницы принято говорить как о структурном уровне деформации и разрущения твердого тела [206]. При этом принято считать, что каждое конкретное явление обусловлено процессами, происходящими на определенном структурном уровне диффузионная ползучесть связана с вакансиями, низкотемпературная установившаяся ползучесть — с дислокациями и т.д. [223]. Такой подход, однако, не объясняет явлений типа неустановившейся ползучести, в которых задействованы несколько структурных уровней, соподчиненных друг другу. Их следует рассматривать не по раздельности, а во взаимной связи — как ступени иерархической лестницы (см. 3). Основной аргумент в пользу такой связи состоит в том, что на каждом из структурных уровней поведение системы определяется дефектами, которые когерентно объединяются в кластеры, формирующие доведение следующего уровня. [c.281]

Таким образом, при сильном сжатии конденсированного вещества в нем развивается колоссальное внутреннее давление, даже в отсутствие всякого нагревания, только за счет отталкивания атомов друг от друга. Существование этого давления нетеплового происхождения, совершенно не свойственного газам, и определяет основные особенности поведения твердых и жидких тел при сжатии их ударными волнами. В ударных волнах очень большой амплитуды, как мы увидим ниже, происходит и сильное нагревание вещества, приводящее к появлению давления, связанного с тепловым движением атомов (и электронов), которое называют тепловым , в отличие от упругого, или холодного давления, обусловленного силами отталкивания. В принципе, если амплитуду ударной волны устремить к бесконечности, относительная роль теплового давления возрастает и в пределе упругое давление становится малым по сравнению с тепловым в волнах чрезвычайно большой амплитуды первоначально твердое вещество ведет себя как газ. Однако в ударных волнах с давлениями в миллионы атмосфер, полученными в лабораторных условиях, давления обоих типов сравнимы друг с другом. В менее сильных волнах, с давлением порядка сотен тысяч атмосфер и ниже, упругое давление преобладает. Мала в этом случае и тепловая энергия вещества, сжатого ударной волной. Вся внутренняя энергия, приобретаемая веществом в волне, затрачивается на преодоление сил отталкивания при сжатии тела и сосредоточена в форме потенциальной, упругой энергии. Скорость распространения малых возмущений в конденсированном веществе, в отличие от газов, никак не связана с температурой. Она определяется упругой сжимаемостью вещества. [c.535]

Существуют четыре основных типа связей в твердых телах ионная (иоляриая, гетерополярная, электрова-лентная), атомная (гомополярная или ковалентная),металлическая и ван-дер-ваальсовская (остаточная). [c.17]

Взаимодействие ядра и электрона в атоме Электронная структура атома Особенности электронной структуры переходных элементов Межатомная связь в мопенулах гомеололярная или ковалентная связь] Основные типы связи в твердых телах Металлическая связь Особенности электронной структуры м связи в переходных металлах Электронная структура и свойства металлов [c.9]

Расчет энергии связи в кристаллах — безусловно, квантово-механическая задача. Тем не менее установлено, что для некоторых типов твердых тел в достаточно хорошем приближении энергия связи может быть определена и на основе классического рассмотрения. К таким относятся кристаллы, распределение зарядов в которых может быть представлено в виде совокупности периодически расположенных точечных зарядов (ионов) или диполей. Возникающие в этих случаях типы связи называют соответственно ионной или ван-дер-ваальсовой (иногда — дипольной). В то же время сведение квантовомеханической задачи к классической оказалось невозможным в случае, когда плотность электронов в межионном пространстве достаточно велика, и электроны нельзя рассматривать как включенные в точечные (или почти точечные) ионы. Методы определения характеристик связи и физических свойств кристаллов с таким распределением электронов основываются непосредственно на квантовой теории (включая квантовую статистику). Анализ показал, что основными типами связи в этих случаях являются металлическая, характеризующаяся в первую очередь отсутствием направленности, и ковалентная, важным признаком которой является направленность. Помимо этого в последние годы выделяют в особый YHn водородную связь, имеющую важное значение при рассмотрении биологических соет динений. [c.20]

Решение сопряженных задач теплообмена связано с преодолением принципиальных математических трудностей. Основная трудность состоит в том, что приходится решать систему уравнений в частных производных, и1кеющих различный вид на разных интервалах, в случае стационарных задач мы сталкиваемся даже с дифференциальными уравнениями разных типов для жидкости получается уравнение в частных производных параболического типа, а для твердого тела —эллиптического типа. Наиболее рациональным подходом к решению сопряженных задач является введение на границе сопряжения неизвестной функции, равной температуре или тепловому-потоку на этой границе, которое позволяет свести систему уравнений в частных производных к двум несвязанным краевым задачам. Неизвестная функция определяется в дальнейшем из оставшихся условий сопряжения. [c.259]

Однако из числа экспериментальных результатов такого типа и, в частности, огромного количества статей, посвяш,енных краевым задачам линейной теории упругости, лишь немногие представляют глубокий научный интерес. В этой книге я не ставил перед собой непосильной задачи проследить во всех подробностях развитие и современное состояние исследования краевых задач со всеми его успехами и неудачами, не говоря уже об оценке их значения для развития техники. Кроме того, в самом начале работы я решил исключить из рассмотрения большую часть обширной литературы по разрушению, прежде всего потому, что трехсотлетний опыт разрушения образцов из материалов всех видов, начиная от костей кита и кончая сталью, при почти всех возможных комбинациях условий проведения испытаний, не вскрыл пока каких-либо общих черт поведения твердых тел. Главная часть этой книги связана, таким образом, с основной проблемой экспериментальной механики твердого тела установлением определяющих соотношений. [c.27]

Предлагаемая книга посвящена распространению ультразвуковьЕх волн в жидкостях, газах и твердых телах, рассматриваемых как сплошные среды с разными характеристиками упругости. В ней систематизированы вопросы, имеющие непосредственное отнощение к специфике ультразвука возможности генерирования направленных пучков плоских волн, высокой интенсивности ультразвукового излучения и т. д. В связи с этим основное внимание в книге уделено различным аспектам распространения плоских волн их общим характеристикам, затуханию, рассеянию на неоднородностях, отражению, преломлению, прохождению через слои, интерференции, дифракции, анализу нелинейных явлений, пондеромоторных сил, краевых и других эффектов в ограниченных пучках. Рассматриваются также сферические волны, которые формируются при пульсационных колебаниях сферических тел, в дальней зоне излучателей малых размеров, в ультразвуковых фокусирующих системах. Большинство из этих вопросов обсуждается применительно к продольным волнам для сред, обладающих объемной упругостью, а для других типов волн, в частности для сдвиговых волн в жидкостях и твердых телах, дополнительно рассматриваются те вопросы, которые составляют их специфику. К ним относятся граничные и нелинейные эффекты в твердых телах, трансформация волн, их дисперсия, поверхностные волны, соотношения между скоростями звука и модулями упругости в кристаллах, в том числе в пьезоэлектриках. [c.2]

Конечно же, в этой схеме явно просматривается идея Борна и Кармана 1912 г. (см. гл. 2, 4 данного тома, обсуждение) о существовании в твердом теле, помимо акустических, еще и отделенных от нулевого уровня энергетической щелью Д так называемых оптических колебаний (в отличие от твердого тела, в изотропном гелии существуют не три, а только одна ветвь акустических колебаний и один тип возбуждений, возникающих при энергиях, превышающих величину Д). Так как оптическая ветвь возбуждений связана в основном с передачей от узла решетки к соседним ее узлам крутильных колебаний ячеек твердого тела, то название ротон с точки зрения физической концепции оказалось вполне подходящим для несущих бпределенную порцию момента [c.257]

Две указанные выше классификации сил, действующих на материальную систему, играют ва>1<ную роль в динамике, поскольку с каждой из них связывается целая группа общих теорем и последующих конкретных приложений. Не будет поэтому лишним вспомнить, что аналогичные обстоятельства имели место в статике, где сначала, разделив силы на внешние и внутренние, мы пришли к основным условиям равновесия (т. I, гл. XII), приложимым в качествь необходимых к всевозможным типам материальных систем (например, к стержневым системам, нитям и т. д., гл. XIV) и, в частности, являющимся достаточными для равновесия твердого тела (гл. Х1П) затем в общей статике (гл. XV), отправляясь от разделения сил на активные силы и реакции и присоединяя ограничительные предпо--ложения о природе связей (отсутствие трения), мы пришли, примени принцип виртуальной работы, к исключению неизвестных реакций н условий равновесия. [c.256]

Проблема термоцпклической прочности является комплексной проблемой, включающей в себя три основных вопроса. Первый вопрос заключается в разработке уравнений состояния, способных с удовлетворяющей инженерную практику точностью описать кинетику напряженно-деформированного состояния, процессы пластичности и ползучести при переменных нагрузках и температурах. Уравнения состояния должны включать параметры, характеризующие процесс накопления повреждений и разрушения материала. Второй вопрос заключается в выборе физически обоснованной меры повреждаемости материала, характеризующей кинетику разрушения материала на различных стадиях процесса деформирования, и разработке соответствующих кинетических уравнений, устанавливающих связь между указанной мерой и параметрами процесса. Третьим вопросом является формулировка соответствующих гипотез, связывающих кинетику процесса деформирования и накопления повреждений с типом разрушения, и критериев разрушения, связывающих параметры напряженно-деформированного состояния и меры повреждаемости для критических состояний материала. При решении указанных трех проблем должна учитываться существенная нестационарность нагрун<ения н нагрева Б условиях малоциклового термоусталостного разрушения, а формулировка соответствующих уравнений и критериев должна опираться на современные представления физики твердого тела о микро- и субмикроскопическом механизмах пластических деформаций и накопления повреждений в материале [42—64 . [c.141]

Неметаллы и металлы рассматриваются параллельно. Основные экспериментальные методы (гл. 2), а также краткое изложение главных особенностей теплопроводности (гл. 3) относятся к обоим типам веществ. Далее рассматриваются фононы, являющиеся носителями тепла в неметаллах, механизмы их рассеяния и вклад в теплопроводность (гл. 4—8). Некристаллические твердые тела, например стекла, обсуждаются отдельно (гл. 9). Изучаются свойства электронов в металлах и их рассеяние, а также теплопроводность металлов и сплавов, обусловленная электронами и фононами (гл. 10—12). Так как теория электронов хорошо известна в связи с электропроводностью, она обсуждается более кратко, чем для фоно-нов. О теплопроводности сверхпроводников только упоминается. Наконец, рассматриваются полупроводники, в которых важны как решеточная, так и электронная теплопроводности (гл, 13). [c.12]

Для механ1 ки характерно стремление к описанию основных черт явления раз1 ушения в рамках строго сформулированных и достаточно общих математических моделей. Поскольку, по-видимому в настоящее время еще рано говорить о построении какой-то общей теорий разрушения, более предпочтительным представляется развитие частных теорий, более или менее хорошо описывающих поведение некоторых классов материалов в определенных условиях. В связи с этим возникает необходимость достаточно полной и общей классификации основных типов повадения твердых тел и соответствующих им многочисленных теорий. [c.9]

Кинетика перераспределения дефектов под действием диффузионных процессов определяется подвижностью дефектов при данной температуре. Обычно коэффициент диффузии вакансий значительно выше, чем междуузельных атомов, и их подвижность суш,ественна даже при комнатной температуре. По мере накопления точечных дефектов становятся существенными процессы их взаимодействия, в частности, коалесцендия с образованием микропор, вакансионных кластеров, дислокационных нетель [74]. С появлением дефектов строения связано возникновение напряжений в ионно-легированном слое, изменение коэффициентов диффузии, механических свойств твердых тел и т.д. Неравновесная концентрация дефектов строения и высокий уровень напряжений могут изменять характер упорядочения атомов, вызывать аморфизацию поверхностного слоя или фазовые превращения типа мартенситного. Профиль распределения радиационных дефектов в основном повторяет профиль распределения легирующих ионов. Однако максимум концентрации располагается ближе к поверхности, так как при низкой энергии ионов энергии, передаваемой в упругих столкновениях, недостаточно для образования дефектов строения. Распределение числа смещенных атомов для условий легирования, соответствующих данным рис. 3.2, приведены на рис. 3.4. [c.82]

Экситоны в молекулярных кристаллах. Молекулярные кристаллы могут служить примерами тех веществ, в которых могут образовываться френкелевские экситоны, т. е. экситоны, отвечающие модели сильной связи. В молекулярных кристаллах ковалентная связь внутри молекулы значительно сильнее ван-дер-ваальсовой связи между молекулами. Линии спектра поглощения молекулярного кристалла, обусловленные возбуждением электронов внутри отдельных молекул, будут проявляться в спектре кристаллического твердого тела как экситонные линии, часто несколько смещенные по частоте. При низких температурах спектр весьма четкий, хотя там основные линии могут иметь тонкую структуру и таким образом отличаться от линий обычного спектра молекулы ). В кристаллах этого типа [c.639]

Соотношение (1.26) показывает, какие виды кзапмодействи вносят вклад в энергию основного состояния твердою тела с ковалентным типом связи. Количественный же распет энергии иевоз-иожен, поскольку нельзя достаточно точно определить обменные интегралы. [c.27]

Очень часто при классификации основное внимание уделяют не пространственному распределению электронов, а так называемым связям . Эта точка зрения особенно по душе химикам, для которых главное значение при классификации твердых тел имеет вопрос о том, что скрепляет их в единое целое. Обе точки зрения тесно соприкасаются между собой, поскольку именно кулоновское притяжение между электронами и атомными ядрами оказывается в конечном счете тем клеем , который соединяет любое твердое тело воедино. Поэтому характер связи критическим образом зависит от вида пространственного расположения электронов. Однако с точки зрения современной физики, и особенно при изучении макроскопических твердых тел, энергия, необходимая для создания данного объекта, отнюдь не является столь фундаментальной характеристикой, какой ее считают химики. Поэтому при описании различных типов диэлектри- [c.10]

Заметим, что при 0 — 0 результаты гиббсовской теории вообще очень чувствительны к особенностям спектра ннзколежащих возбужденных состояний системы во всех формулах температура 0 фигурирует в комбинации вида ехр —E p)/Q , при малых 0 эта экспонента существенно изменяет свою величину в области малых Е р), и особенности начала спектра возбуждений системы оказываются чрезвычайно существенными для всех величин, в расчете которых участвует эта экспонента (мы уже имели случай убедиться в этом при исследовании низкотемпературных особенностей идеальных ферми- и бозе-газов в 2, а также вкладов в теплоемкость от различных типов внутреннего движения в молекулах в 3). Так как Сэксп 0 , то характер ннзколежащих возбуждений сущсствснно не эйнштейновский (у осциллятора A= i— —Ea=h(j) — возбужденное состояние отделено от основного конечной целью /гш). Как мы выяснили в п. а) этого параграфа, у фотонного газа тоже Сф —0 . Это было связано с тем, что для фотонов Еф р)=ср. Таким образом, мы получаем уже целое руководящее указание по поводу структуры Е р) для твердого тела. [c.505]

Погрешности, вызванные лучеиспусканием поверхностей термоприемников, отсутствуют при измерениях температуры твердых, сыпучих и жидких тел, так как эти тела непрозрачны для радиационных тепловых потоков. Однако в этих случаях могут возникнуть значительные погрешности за счет теплоотвода по термоприемнику. Основным средством снижения погрешностей такого рода является укладка некоторой части проводов термопары (или соответствующей части измерителя другого типа) в направлении изотермической плоскости объекта измерения. В связи с этим большие затруднения возникают при измерении температур в телах с небольшим объемом и большими температурными перепадами здесь наилучшие результаты достигаются при использовании термоизмерителей малых размеров. [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...