Tayanch va ular reaksiyalarini aniqlash

Qattiq jism — moddaning shakli turgʻun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik harakati ularning blaq bu yerda unaqa savolga javob yoq muvozanat vaziyatlari atrofida kichik tebranishlaridan iborat boʻladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylashadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi. Qattiq jismning turgʻun (eng kichik ichki energiyali) holati kristall holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturgʻun holatda boʻladi va vaqt oʻtishi bilan kristallanishi kerak. Tabiatdagi barcha moddalar (suyuq geliydan tashqari) atm. bosimida va T>0 K trada qotadi. Qattiq jism xossalarini uning atommolekulyar tuzilishini va zarralari harakatini bilgan holda tushuntirish mumkin. Qi.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi maʼlumotlarni toʻplash va tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch, yorugʻlik, elektr va magnit maydon va h.k.ning taʼsirini ifodalovchi bir qator empirik qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq jismning tuzilishi atomlar orasidagi taʼsir kuchiga bogʻliq. Bir xil atomlarning oʻzi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani oʻzgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan oʻzgartirish mumkin. Koʻpgina yarimoʻtkazgichlar bosim ostida metall holatga oʻtadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim tufayli 1 atomga toʻgʻri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik boʻlib qolganda atomlar oʻz indivialligini yoʻqotadi va modsa oʻta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini oʻrganish, xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining oʻzgarishi (fazaviy oʻtishlar), temperatura oʻzgarganda, magnit maydon taʼsirida va boshqalar tashqi taʼsirlar natijasida ham yuz berishi mumkin.
Bogʻlanishlarning turi boʻyicha Qattiq jism bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (№S1, KS1 va boshqalar) ionlar orasida asosan elektrostatik tortishish kuchlari taʼsir etadi; 2) kovalent bogʻlanishli kristallarda (olmos, Oye, 81) qoʻshni atomlarning valent elektronlari umumiylashgan boʻladi. Kristall ulkan molekulaga oʻxshaydi; 3) koʻpchilik metallarda bogʻlanish energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion asos bilan oʻzaro taʼsiri tufayli hosil boʻladi (metall bogʻlanish); 4) molekulyar kristallarda molekulalar ularning dinamik qutblanishi tufayli paydo boʻladigan zaif elektrostatik kuchlar (VanderVaals kuchlari) yordamida bogʻlanadi; 5) vodorod bogʻlanishli kristallarda vodorodning har bir atomi tortishish kuchlari yordamida bir vaqgning oʻzvda 2 ta boshqa atom bilan bogʻlanadi. Bogʻlanishlar turi boʻyicha tasnif shartli boʻlib, koʻpgina moddalarda turli bogʻlanishlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.
Qattiq jismdagi atomlar orasidagi taʼsir kuchlari turlituman boʻlishiga qaramay, elektrostatik tortishish va itarishish ularning manbai boʻlib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turgʻun Qattiq jismning hosil boʻlishi tortishish kuchlari ~108sm masofalarda itarishish kuchlari bilan muvozanatlashishini koʻrsatadi. Baʼzi hollarda atomlarni qattiq sharchalar deb qarash va ularni atom radiuslari bilan ifodalash mumkin.
Barcha Qattiq jism yetarlicha yuqori trada eriydi yoki bugʻlanadi. Bundan faqat qattiq geliy mustasno: u (bosim ostida) temperatura pasayganda eriydi. Erish jarayonida jismga berilgan issiqlik atomlararo bogʻlanishlarni uzishga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning erish tralari Teturlicha (mas, mol. vodorodniki — 259,1°, volframniki 3410±20°, grafitniki 4000° dan yuqori). Qattiq jismning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi bogʻlanish kuchlari bilan aniqdanadi. Bu kuchlarning turlituman boʻlishi mexanik xususiyatlarning ham turlicha boʻlishiga olib keladi: baʼzi bir Qattiq jism plastik, boshqalari moʻrt. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan plastikroq boʻladi. temperatura qoʻtarilishi bilan odatda plastiklik ortadi. Uncha katta boʻlmagan kuchlanishlarda barcha Qattiq jismda elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bogʻlanish kuchlariga muvofiq kelmaydi. 1922-yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning taʼsiri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). 1933-yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini taʼrifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall oʻzini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari boryoʻqligiga bogʻliq. Qattiq jismning plastikligi koʻp hollarda dislokatsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yoki yoʻqotuvchi ishlov berishga bogʻliq boʻladi. 1926-yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) boʻlishiga eʼtiborni jalb etdi va ularning Qattiq jismdagi diffuziya jarayonlaridagi rolini koʻrsatdi.

Qattiq jismdagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega boʻlishi erish temperaturasi T3 gacha saqlanadi. Hatto atomlarning tebranish amplitudasi atomlararo masofalardan ancha kichik boʻladi, erish esa suyuqlikning termodinamik potensiali Qattiq jism nikidan kichik boʻlishi tufaylidir.

Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boshida ishlab chiqildi. U kvant nazariyasini hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanishi fonon tushunchasiga olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Qattiq jism issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi.
Muvozanat deganda biz boshqa moddiy jismlarga nisbatan tananing dam olish holatini tushunamiz. Agar muvozanat o'rganilayotgan jismni harakatsiz deb hisoblash mumkin bo'lsa, u holda muvozanat shartli ravishda mutlaq, aks holda nisbiy deb ataladi. Statikada biz faqat jismlarning mutlaq muvozanati deb ataladigan narsani o'rganamiz. Amalda, muhandislik hisoblarida Yerga yoki Yer bilan qattiq bog'langan jismlarga nisbatan muvozanatni mutlaq deb hisoblash mumkin. Ushbu bayonotning to'g'riligi dinamikada tasdiqlanadi, bu erda mutlaq muvozanat tushunchasi yanada qat'iyroq belgilanishi mumkin. U erda jismlarning nisbiy muvozanati masalasi ham ko'rib chiqiladi.
Jismning muvozanat sharoitlari asosan tananing qattiq, suyuq yoki gazsimonligiga bog'liq. Suyuq va gazsimon jismlarning muvozanati gidrostatika va aerostatika kurslarida o'rganiladi. Mexanikaning umumiy kursida odatda faqat qattiq jismlar muvozanati masalalari ko'rib chiqiladi.
Barcha tabiiy qattiq jismlar tashqi ta'sirlar ta'sirida ma'lum darajada o'z shakllarini o'zgartiradi (deformatsiyalanadi). Ushbu deformatsiyalarning qiymatlari jismlarning materialiga, ularning geometrik shakli va o'lchamlariga va ta'sir qiluvchi yuklarga bog'liq. Har xil muhandislik inshootlari va inshootlarining mustahkamligini ta'minlash uchun ularning qismlarining materiali va o'lchamlari ta'sir etuvchi yuklar ostida deformatsiyalar etarlicha kichik bo'lishi uchun tanlanadi. Natijada, o'qish paytida umumiy sharoitlar muvozanat holatida, tegishli qattiq jismlarning kichik deformatsiyalarini e'tiborsiz qoldirish va ularni deformatsiyalanmaydigan yoki mutlaqo qattiq deb hisoblash juda maqbuldir.
Mutlaqo mustahkam tana bunday jism deyiladi, uning har qanday ikkita nuqtasi orasidagi masofa doimo doimiy bo'lib qola
Qattiq jism ma'lum bir kuchlar tizimi ta'sirida muvozanatda (tinch holatda) bo'lishi uchun bu kuchlar ma'lum shartlarni qondirishi kerak. muvozanat shartlari bu kuchlar tizimi. Bu shartlarni topish statikaning asosiy vazifalaridan biridir. Ammo turli kuchlar sistemalarining muvozanat sharoitlarini topish, shuningdek, mexanikaning bir qator boshqa masalalarini hal qilish uchun qattiq jismga ta'sir etuvchi kuchlarni qo'shish, o'rnini bosish kerak bo'ladi. bir kuchlar tizimining boshqa tizim bilan ta'siri va, xususan, bu kuchlar tizimini eng oddiy shaklga qisqartirish. Shunday qilib, qattiq jismning statikasida quyidagi ikkita asosiy muammo ko'rib chiqiladi:
1) kuchlarni qo'shish va qattiq jismga ta'sir qiluvchi kuchlar tizimini eng oddiy shaklga qisqartirish;

2) qattiq jismga ta'sir etuvchi kuchlar sistemalari uchun muvozanat shartlarini aniqlash.

Kuch. Muayyan jismning muvozanat holati yoki harakati uning boshqa jismlar bilan mexanik ta'sir qilish xususiyatiga bog'liq, ya'ni. Ushbu o'zaro ta'sirlar natijasida ma'lum bir tanani boshdan kechiradigan bosimlar, tortishishlar yoki itarishlardan. Mexanik o'zaro ta'sirning miqdoriy o'lchovi bo'lgan miqdormoddiy jismlarning harakati mexanikada kuch deyiladi.
Mexanikada ko'rib chiqilgan miqdorlarni skalyarlarga bo'lish mumkin, ya'ni. ularning son qiymati bilan to'liq tavsiflanganlar va vektorlar, ya'ni. raqamli qiymatdan tashqari, kosmosdagi yo'nalish bilan ham tavsiflanganlar.
Kuch vektor kattalikdir. Uning organizmga ta'siri quyidagilar bilan belgilanadi: 1) raqamli qiymat yoki modul kuch, 2) tomonniem kuch, 3) qo'llash nuqtasi kuch.
Kuchning qo'llanish yo'nalishi va nuqtasi jismlarning o'zaro ta'sirining tabiatiga va ularning nisbiy holatiga bog'liq. Masalan, jismga ta'sir etuvchi tortishish kuchi vertikal pastga yo'naltiriladi. Bir-biriga bosilgan ikkita silliq to'pning bosim kuchlari to'plarning yuzalariga ularning teginish joylarida normal bo'ylab yo'naltiriladi va shu nuqtalarda qo'llaniladi va hokazo
Grafik jihatdan kuch yo'naltirilgan segment bilan ifodalanadi (o'q bilan). Ushbu segmentning uzunligi 1) tanlangan shkala bo'yicha kuch modulini ifodalaydi, segmentning yo'nalishi kuch yo'nalishiga, uning boshlanishiga (nuqta) mos keladi. LEKIN rasmda. 1) odatda kuchni qo'llash nuqtasiga to'g'ri keladi. Ba'zan kuchni shunday tasvirlash qulay bo'ladiki, qo'llash nuqtasi uning oxiri - o'qning uchi (4-rasmdagi kabi) ichida). To'g'riga , uning bo'ylab kuch yo'naltirilgan deb ataladi kuch chizig'i. Quvvat harf bilan ifodalanadi F . Kuch moduli vektorning "yon tomonlarida" vertikal chiziqlar bilan ko'rsatilgan. Quvvat tizimi absolyut qattiq jismga ta'sir etuvchi kuchlar yig'indisidir.
Asosiy ta'riflar:
Boshqa jismlar bilan bog'lanmagan tana, qaysi ushbu qoida kosmosdagi har qanday harakat haqida xabar berishi mumkin, deyiladi ozod.
Agar ma'lum kuchlar tizimi ta'sirida erkin qattiq jism tinch holatda bo'lishi mumkin bo'lsa, unda bunday kuchlar tizimi deyiladi. muvozanatli.

Agar erkin qattiq jismga ta'sir etuvchi bir kuchlar sistemasi jism joylashgan dam yoki harakat holatini o'zgartirmasdan boshqa tizim bilan almashtirilishi mumkin bo'lsa, unda bunday ikki kuchlar tizimi deyiladi. ekvivalent.

Agar a bu tizim kuch bir kuchga teng bo'lsa, bu kuch deyiladi natijasi bu kuchlar tizimi. Shunday qilib, natija - faqat o'rnini bosa oladigan kuchdirbu tizimning harakati, qattiq jismga ta'sir qiladigan kuchlar.Mutlaq qiymatdagi natijaga teng, yo‘nalishi bo‘yicha unga to‘g‘ridan-to‘g‘ri qarama-qarshi bo‘lgan va bir xil to‘g‘ri chiziq bo‘ylab ta’sir etuvchi kuch deyiladi. muvozanatlash kuch bilan.
Qattiq jismga ta'sir qiluvchi kuchlarni tashqi va ichki kuchlarga bo'lish mumkin. Tashqi berilgan jismning zarrachalariga boshqa moddiy jismlardan ta'sir etuvchi kuchlar deyiladi. ichki berilgan jismning zarralari bir-biriga ta'sir qiladigan kuchlar deyiladi.
Jismga har qanday nuqtada qo'llaniladigan kuch deyiladi konsentrlangan. Berilgan hajmning barcha nuqtalariga yoki jism yuzasining ma'lum bir qismiga ta'sir qiluvchi kuchlar deyiladi janjalbo'lingan.
Konsentrlangan kuch tushunchasi shartli, chunki amalda bir nuqtada jismga kuch qo'llash mumkin emas. Mexanikada biz konsentrlangan deb hisoblaydigan kuchlar, asosan, taqsimlangan kuchlarning ma'lum tizimlarining natijasidir.
Xususan, odatda mexanikada ko'rib chiqiladigan, ma'lum bir qattiq jismga ta'sir qiluvchi tortishish kuchi uning zarrachalarining tortishish kuchlarining natijasidir. Ushbu natijaning ta'sir chizig'i tananing og'irlik markazi deb ataladigan nuqtadan o'tadi. Kuch moment markazi atrofida jismni soat stryelkasining harakat yo'nalishiga teskari tomonga aylantirishga intilganda, kuch momentini musbat va aksincha, teskari yo'nalishda manfiy ishorali deb olinadi. Kuch ta'sirida jism ilgarilanma harakatda, biror nuqta yoki o`q atrofida aylanma harakatda bo'lishi mumkin. Mexanikada jismni aylantiruvchi kuchning ta'siri kuch momenti deb ataladigan kattalik bilan o'lchanadi. Kuchning nuqtaga nisbatan momenti deb, kuch modulini uning yelkasiga ko'paytmasiga aytiladi. Kuchning miqdori va yo`nalishini ozgartirmay ta'sir chizig'i bo'ylab istalgan nuqtaga ko'chirilsa, kuch momenti o'zgarmaydi. Agar kuchning ta'sir chizig'i moment markazidan o'tsa, uning shu markazga nisbatan momenti nolga teng bo'iadi, chunki bu holda kuchning yelkasi nolga teng.