Страницы: 1 2 3

Газ, жидкость, кристаллическое и стеклообразное тело

Ломоносов сравнивал молекулы газа с детскими волчками. Если одновременно на столе запустить два волчка и дать им возможность подойти друг к другу, то, столкнувшись, они тотчас разлетаются в разных направлениях.

Если понизить температуру газа или увеличить его давление, то расстояние между газовыми молекулами уменьшится. Молекулы чаще начнут сталкиваться друг с другом. При еще большем охлаждении стремление молекул разлететься в разные стороны настолько уменьшается, что  после столкновения они как бы слипаются и дальше уже двигаются вместе в одном направлении.

Это происходит, например, при образовании облака. Как известно, оно состоит из мельчайших капелек воды (несколько тысяч капелек в одном кубическом сантиметре). А каждая капелька состоит из многих миллионов молекул водяного пара. Столкнувшись, молекулы водяного пара слипаются и летят дальше вместе. Так получается облако.

Как в капельке облака, так и в океане молекулы воды уже достаточно тесно связаны друг с другом. Между ними нет тех больших расстояний, которые имеются в газе, и поэтому они не могут так свободно перемещаться в пространстве. Именно поэтому жидкость всегда стекает на дно сосуда, а не распространяется по всему сосуду, как газ. В жидкости подвижность молекул значительно меньше, чем в газе. Можно привести такой пример. Пустую площадь человек пересекает легко в любом направлении, с любой скоростью, — ему никто и ничто не мешает. А площадь, занятую беспорядочной толпой, человеку перейти труднее, — он наталкивается на людей и двигается поэтому медленнее.

В какой-то степени этот пример помогает понять расположение и движение молекул внутри жидкости. И так же, как идущая толпа вливается в улицы и заполняет их, — так и жидкость, налитая в сосуд, принимает его форму.

Если жидкость значительно охладить, то и здесь, как в газе, уменьшится подвижность молекул. Они начнут располагаться в определенном порядке и выстраиваться длинными рядами. Это начинается кристаллизация. Если продолжить дальше наше сравнение с толпой, то кристаллизацию в жидкости можно в какой-то степени уподобить толпе, которая выстраивается в шеренги. И как толпа по команде может сразу построиться, — так и жидкость при достижении строго определенной низкой температуры сразу кристаллизуется.

Большинство из окружающих нас твердых тел имеет кристаллическое строение. Мы часто не видим этого, потому что эти тела представляют собой огромное скопление чрезвычайно маленьких кристалликов, видимых большей частью только в микроскоп. Такими являются, например, металлы и камни.

Обыкновенная поваренная соль, которая лежит в каждой солонке, представляет собой осколки более крупных кристаллов. Если взять такую соль, то в ней можно легко рассмотреть отдельные кристаллики,
Кристаллы самых разнообразных тел имеют всегда определенную форму. У одних тел они имеют форму куба, у других — ромба, шестигранника, пирамиды. Известный русский ученый Е. К. Федоров в начале нашего века, на основании теоретического расчета, предсказал, что в природе должно быть 232 разных формы кристаллов. Современная наука полностью подтвердила это замечательное предсказание.

В каждом кристалле молекулы расположены не беспорядочно, как в газе или в жидкости, а занимают строго определенное положение. Если взять какое-либо вещество, кристаллизующееся в форме куба, например поваренную соль, то каждый кристалл этой соли будет состоять из большого количества мельчайших кубиков. Вместе эти кубики составляют цепочки кубиков. Цепочки же образуют пластинки, а пластинки, складываясь вместе, уже дают видимый кристаллик в виде маленького кубика. Такой маленький кубик принято называть элементарной кристаллической ячейкой. Точно так же и любой другой кристалл более сложной формы представляет собой совокупность элементарных кристаллических ячеек.