Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
У 1920 році Отто Штерн поставив дослід по вимірюванню швидкостей молекул. Схема досліду наведена у плані (вигляд згори). Джерелом частинок (у даному випадку атомів) була платинова дротина L, вкрита зверху сріблом. Вона оточена двома діафрагмами із щілинами S1 і S2, так що і дротина, і щілини знаходяться в одній площині. Вся система поміщена у циліндр Р, відкачаний до досить високого (особливо на той час) вакууму ~10-6 торр. Система могла обертатись навколо осі, якою є дротина.
Штерн пропускав струм через дротину, нагріваючи її до температури випаровування срібла (1235 К). При цьому атоми срібла вилітали у всіх напрямках. Частина атомів проходила через щілини S1 і S2, утворюючи вузький, різко окреслений струмінь атомів, що рухаються в одному напрямку і не взаємодіють між собою – так званий молекулярний пучок. Власне, Штерн і є засновником методу молекулярних пучків.
Коли система нерухома, атоми попадають на внутрішню поверхню циліндру у точці А, створюючи зображення щілини S2. Коли ж система обертається, за час проходу атомів від дротини до циліндру останній встигає зміститись, і зображення щілини утворюється у точці А1, або на такій же відстані у інший бік при обертанні у іншому напрямку.
Додому – прочитати самостійно про визначення швидкостей молекул у досліді Штерна.
А нас цікавить зараз той факт, що зображення щілини у дослідах Штерна виходило дуже розмитим. Це і не дивно, якщо вважати, що атоми срібла вилітають з поверхні дротини із різними швидкостями. При сталій швидкості обертання, більш швидкі атоми раніше попадуть на стінку циліндру, менш швидкі – пізніше.
Тобто, дослід Штерна яскраво свідчить про наявність атомів із різною швидкістю, а за густиною розподілу осадку на стінках циліндру, можна навіть оцінити і розподіл атомів срібла за швидкостями.
Але швидкість частинок не залишається весь час сталою. Зіштовхуючись, вони або набирають, або віддають енергію. Хоча швидкості молекул змінюються, у стані термодинамічної рівноваги властивості газу залишаються сталими. Це є наслідком того, що незважаючи на абсолютно хаотичний характер руху молекул, їх розподіл за швидкостями, як показують і дослід, і теорія, є не довільним, а абсолютно визначеним.
На перший погляд здається, що встановлення закону розподілу зводиться до того, щоб визначити кількість молекул, які мають певну конкретну швидкість. Однак це некоректна постановка задачі, оскільки імовірна кількість молекул, що має саме таку швидкість дорівнює нулю. Насправді, закон про статистичний закон розподілу молекул за швидкостями можна сформулювати так : скільки молекул газу (або яка їх частка) мають швидкості, значення яких лежать у деякому інтервалі, наближеному до заданої швидкості
2. Вирощування кристалів
Аналіз і дослідження виро щених кристалів проводили ся на Х-променевому спект роскопі. Саме використання Х-променів дало змогу з’ясу вати характер утворення крис тала. Було встановлено, що утворення кристала характе ризує перехід йонів, атомів чи молекул з ізотропної (невпо-рядкованої) в анізотропну (впо рядковану) фазу. Цей перехід може відбуватися в будь-яко му агрегатному стані речови ни Початком росту кристала є утворення зародка майбут нього кристала, який можна отримати з пари (це найпрос тіший випадок), тобто утво рення зародків на межі газо подібної, рідкої і твердої фаз, що задається кривою тиску па ри, У свій час це явище до сліджували М. Смолуховський, Г. Рейс, В. Родебуш.
Утворення зародків знач ною мірою залежить від домі шок. Цю закономірність ви користовували ще кристало графи XIX ст.
Рівновага між тиском пари маленької краплини та її пло щею поверхні була визначена В. Томсоном (1881). Згодом було з’ясовано, що енергія утво рення зародка дорівнює енер гії утворення кулястої поверхні, яка була визначена Й. Амслером (1942). Потім були отри мані зародки з ненасиченої па ри (за сталого тиску і змінної температури), з’ясована час тота їх утворення за одну се кунду та інші важливі законо мірності. Свій внесок у роз в’язання цих питань зробили М. Фольмер і А. Вебер (1926), Л. Форкош (1937), І. Странський і Р. Каїшев (1931), Р. Беккер і В. Доерінг (1935). Було встановлено, що під час утво рення зародка у вигляді крап лини суттєвими параметрами є температура Т, тиск пари р, радіус краплини.
Кристали, що містяться в землі, нескінченно різноманітні .
Для отримання кристаліч ного зародка необхідно врахо вувати різноманітні форми, об межені площинами. Бо саме під час утворення зародка ок ремі складові елементи розмі щуються на різних поверхнях або в різних місцях однієї по верхні, які можуть бути доско налими чи мати тріщини. Крім того, існує ймовірність, що ок ремі складові елементи на зов нішній поверхні можуть змі щуватися. Процес утворення кристалічного зародка досить складний. Математичний роз рахунок цього процесу вико нали І. Странський і Р. Каї шев (1934).
« Зародки кристалізації мож на отримати і в розплавленій речовині охолодженням, змі ною тиску і температури, дією магнітного і електричного по лів, у-променів і ультразвуку, і Перші експериментальні до слідження розплавлених орга нічних речовин були проведе ні Г. Тамманном і його спів робітниками (Т922).
Утворення зародка в твер дому стані можливе у структурних переходах, які виявля ються за певних температур у багатьох кристалах, під час ві докремлення тих чи інших ком понент, у мішаних кристалах з обмеженою межею розчин ності і, нарешті, в рекристалі зації з пластичне деформова них полікристалічних металів. Початок згаданих процесів і є початком утворення зародка і врешті-решт самого кристала.
Під час вирощування крис тала на його ріст можуть впли вати різні чинники. Це, зок рема, температура, тиск, од норідність розчину (розплаву, пари), наявність домішок, електричні й магнітні поля та багато інших чинників. Тому кристали однієї й тієї самої ре човини можуть бути різними.
Наприклад, щоб виростити кристал з газоподібної фа зи, треба щоб різниця темпе ратур між кристалом і парою була незначною. За сталої тем ператури і переохолодження вирощують монокристали, які утворюються з пари зі швид кістю росту 2 мм/год. Ступінь переохолодження впливає на форму кристала .