Теплові властивості твердих тіл

Останнім часом значно зріс інтерес до вивчення аморфних тіл, які почали широко використовувати в електронній техніці, електроно-фотографії, друкарській справі тощо.

Головною особливістю внутрішньої будови кристалічних тіл є так званий дальній порядок, тобто строга дистанційна повторюваність елементів структури (атома, атомної групи, молекули, іона), тобто певний «візерунок» їх у трьох вимірах, який поширюється практично на нескінченне число періодів кристалічної решітки.

Для аморфних тіл характерним є лише ближній порядок розміщення елементів структури, тобто певне узгодження розміщення в просторі сусідніх, близько розміщених частинок.Ідеальні кристали та ідеальний газ — це два граничні стани речовини, які характеризуються впорядкованістю та хаотичністю. Вони реалізуються відповідно при низьких температурах і високих тисках та при високих температурах і низьких тисках.

Серед кристалічних тіл слід розрізняти монокристали і полікристали. Монокристал — окремий, великих розмірів кристал. Він відповідає ідеальній картині. Монокристали твердих тіл можуть утворюватись в умовах вільного росту, тобто коли кристалізація в рідкому стані починається на введеній затравці, коли умови росту кристала однакові на всіх його поверхнях. Кристалічну структуру монокристалів виявляють безпосередньо за їхньою зовнішньою формою. Відомий російський металург Д. К. Чернов, розрізаючи зливки заліза, знайшов в одному з них монокристал довжиною близько 40 см. Монокристали гірського кришталю досягають розмірів зросту людини.

Більшість твердих тіл мають дрібнокристалічну структуру, тобто складаються з великої кількості дрібних кристалів, які зрослися між собою хаотично. Такі тіла називають полікристалічними. До них належать, зокрема, метали, для яких є характерними «металевий блиск» та ковкість.

Аморфні тіла бувають природні (янтар, смоли, бітуми, опал) і штучні (звичайне скло, плавлений кварц, бакеліт, різні полімери).

Зауважимо, що поділ твердих тіл тільки на дві групи — кристалічні та аморфні — є недостатнім. Це випливає вже хоча б з факту існування таких станів речовини, як рідкі кристали.

Однією з основних властивостей кристалічних тіл є анізотропія, тобто залежність фізичних властивостей макроскопічного однорідного тіла від напряму. Анізотропія — один з важливих наслідків правильного порядку в розміщенні структурних частинок.

Аморфні тіла — ізотропні. Природна ізотропність їх зумовлена відсутністю самовільної орієнтації структурних частинок. Однією з найбільш важливих та характерних властивостей кристалів є симетрія їх. За образним висловленням Є. С. Федорова, кристали «блищать своєю симетрією», яка виявляється в їхній формі, структурі та властивостях. Під симетрією кристалів розуміють закономірності розміщення їхніх структурних частинок на площині та в просторі.

В цілому реальні властивості кристалів визначаються певною регулярністю розміщення структурних одиниць та характером сил взаємодії.

Кристалічні системи — це основа класифікації кристалів. Реаль-

на кристалічна решітка — це сукупність кількох решіток Браве, встав-

лених одна в одну. При цьому симетрія реальної решітки знижується

порівняно із симетрією її' решітки Браве. Проте одночасно є можливість

появи нових особливих видів симетрії. Сукупність всіх елементів внут-

рішньої симетрії реальної кристалічної решітки називають її просто-

ровою групою.