結晶和熔化：物質總體狀態變化的圖形

這篇文章告訴我們什麼是結晶和熔化。 水的各種聚集狀態的例子說明了凍結和解凍需要多少熱量以及為什麼這些值是不同的。 顯示了聚和單晶之間的差異，以及製造後者的複雜性。

轉換到另一個聚合狀態

一個普通人很少想到，但如果沒有科學，現在存在的生活是不可能的。 哪一個？ 這個問題並不簡單，因為許多過程發生在幾個學科的交界處。 現像是難以確定科學領域的現象，正在結晶化和融化。 在這裡看起來好像很複雜：有水 - 有冰，有一個金屬球 - 有一個 液態金屬 池 。 然而，從一個 聚合狀態 到另一個 聚合狀態 的轉換沒有準確的機制。 物理學家越來越深入叢林，但仍然無法準確預測身體的融化和結晶將在何時開始。

我們知道

不知何故，人類依然知道。 經驗地容易地確定 熔融 和結晶 溫度 。 但這裡一切都不是那麼簡單。 大家都知道，這個水在零攝氏度下融化並凍結。 然而，水通常不僅僅是一個理論構造，而是一個特定的體積。 不要忘記熔化和結晶的過程不是瞬時的。 冰塊開始稍微比其達到零度稍早地融化，玻璃中的水在稍微超過該刻度上的該標記的溫度下被第一個冰晶覆蓋。

在轉換到另一聚集狀態時隔離和吸收熱量

固體的結晶和熔化伴隨著一定的熱效應。 在液態下，分子（或有時是原子）不是非常緊密地連接。 正因為如此，它們具有“流動性”的特徵。 當身體開始失去熱量時，原子和分子就以最方便的結構開始團結起來。 因此，發生結晶。 通常，根據外部條件，結果是相同的碳是石墨，金剛石或富勒烯。 因此，不僅溫度而且壓力也影響結晶和熔化的進行。 然而，為了打破剛性晶體結構的結合，它需要比製造它們更多的能量，因此更多的熱量。 因此，在相同的工藝條件下，物質會比熔化更快地凍結。 這種現象稱為潛熱，反映了上述差異。 回想一下，潛熱與本身無關，反映了結晶和熔化發生所需的熱量。

轉換到另一個聚合狀態時的捲變化

如前所述，液態和固體狀態的鍵的數量和質量是不同的。 液體狀態需要大量的能量，因此，原子移動得更快，不斷地從一個地方跳到另一個地方並創建臨時的連接。 由於顆粒 的振盪幅度 較大，所以液體也佔據較大的體積。 而在堅固的通信實體中，每個原子在一個平衡位置上振盪，它不能離開它的位置。 這種結構佔用較少的空間。 因此，物質的熔化和結晶伴隨著體積的變化。

水的結晶和熔化特徵

對於我們這個星球來說，像水一樣的共同和重要的液體可能在幾乎所有生物的生命中都起著重要的作用。 以上是結晶化和熔融發生所需 的熱量 之差以及當聚集狀態發生變化時體積變化的差異。 這兩個規則的一些例外是水。 不同分子的氫，甚至在液態，結合了很短的時間，形成一個弱但仍然是非零的氫鍵。 這解釋了這種通用液體的極高的熱容量。 應該注意的是這些鍵不會干擾水的流動性。 但是他們在凍結中的作用（換句話說，結晶）到目前為止還不清楚。 然而，應該認識到，相同質量的冰比液態水佔據更多的體積。 這個事實對公用事業網絡造成了很大的破壞，給服務他們的人造成了許多問題。

消息中沒有一到兩次消息閃爍。 冬季，一些偏遠地區的鍋爐房發生意外事故。 由於暴風雪，冰或嚴重的霜凍，他們沒有設法提供燃料。 供應給加熱電池和水龍頭的水不再加熱。 如果不及時排幹，將系統至少部分空，甚至一般乾燥，開始獲得環境溫度。 大多數情況下，幸運的是，這時候有嚴重的霜凍。 冰淚流淌著管道，讓人們在未來幾個月裡沒有機會過上舒適的生活。 那麼當然這個事故就是消除了，緊急措施部的勇敢的員工突破了暴風雪，在直升機上扔了幾噸想要的煤，不幸的水管工全天候改變了管道。

雪和雪花

當我們想像冰時，我們經常想到冷凍的立方體在一杯玻璃汁里或巨大的冰凍南極空間。 人們認為雪是一種特殊的現象，似乎與水無關。 但實際上它是一樣的冰，只能以一定的順序凍結，這決定了形狀。 他們說全世界都沒有兩個相同的雪花。 美國的科學家認真地處理了這件事，並決定了獲得這些六角形美女的條件。 他的實驗室甚至可以提供由客戶外觀支付的雪花雪。 順便說一下，冰雹像雪一樣，是一種非常好奇的結晶過程 - 從蒸汽而不是水中的結果。 將固體反向轉化為氣態聚集體稱為昇華。

單晶和多晶

大家在冬天在公共汽車上看到冰冷的圖案。 它們的形成是因為運輸過程中的溫度高於零攝氏度。 此外，許多人，從輕的蒸汽呼氣，提供增加的濕度。 但玻璃（最常見的是單一的）具有環境溫度，即陰性。 水蒸汽 接觸其表面時，很快就會失去熱量並進入固體狀態。 一種結晶粘附到另一種，下一種形式的每一種與前一種形式略有不同，而美麗的不對稱圖案迅速增長。 這是多晶體的一個例子。 “保利” - 從拉丁語“很多”。 在這種情況下，將多個微零件組合成單個整體。 任何金屬產品通常也是多晶體。 但天然石英棱鏡的完美形狀是單晶。 在其結構中，沒有人會發現缺陷和斷裂，而在多晶體中，零件的方向是混亂的，並且彼此不一致。

智能手機和雙筒望遠鏡

但現代技術往往需要絕對純粹的單晶。 例如，幾乎所有的智能手機都在其內含有一個矽存儲元件。 整個體積中的原子不能相對於理想位置移動。 每個人都應該佔據他的地位。 否則，而不是一張照片，您會在輸出中聽到聲音，最有可能會令人不快。

在雙筒望遠鏡中，夜視裝置也需要足夠大的單晶，將紅外輻射轉換成可見光。 有幾種增長方式，但每種都需要特別的徹底性和驗證的計算。 如何獲得單晶，科學家從狀態的相圖中可以看出，也就是說，他們看待物質的熔化和結晶圖。 很難組合這樣的圖片，因此，材料科學家特別讚賞已經決定找出這個時間表的所有細節的科學家。