Dodaj do listy

Ciało stałe

Spis treści:

1.Definicja ciała stałego

a) Fizyka ciał stałych

2.Ciała krystaliczne oraz bezpostaciowe

a) Budowa krystaliczna ciał stałych

b) Charakterystyka Charakterystyka zestawienie Zestawienie stałe połączenie dwóch lub więcej samodzielnych pod względem gramatycznym wyrazów, które razem tworzą jedną nazwę, np. wieczne pióro, konik polny, Boże Narodzenie.
Czytaj dalej Słownik terminów literackich
cech charakterystycznych osoby lub rzeczy, analiza, interpretacja, oddanie (w dziele naukowym, artystycznym) cech zewnętrznych i wewnętrznych osoby, postaci literackiej, zjawiska itp.
...
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
kryształu

3. Sieć przestrzenna kryształu

4. Przewodnictwo elektryczne ciał stałych

a)Przewodnictwo elektryczne metali półprzewodników oraz izolatorów

5.Przewodnictwo cieplne

6.Rozszerzalność temperaturowa

7.Drgania mechaniczne, siły sprężystości

a) Odkształcanie sprężyste ciał

8. Źródła

DEFINICJA CIAŁA STAŁEGO

Jest to materiał, który nie jest ani płynem ani gazem. Do ciał stałych zalicza się lód, węgiel, drewno, sól oraz cukier. Kawałek ciała stałego jesteśmy w stanie zgiąć albo rozciągać, ale nie jesteśmy w stanie za bardzo zmienić jego postaci. Ciała stałe posiadają swój charakterystyczny, określony kształt.

Ciała stałe wyróżniają się uporządkowanym układem atomów (cząstek), które budują trwałą konstrukcję, która nazywa się sieć krystaliczna. Uporządkowanie polega na periodycznym powtarzaniu się w trzech kierunkach układu współrzędnych głównego modelu przestrzennego, który nazywany jest komórką elementarną kryształu.

W Ciałach stałych cząstki (atomy albo jony) na skutek sił wzajemnego przyciągania oraz małej energii kinetycznej są w stanie wykonać jedynie drgania wokół stałych położeń oraz dzięki temu budują stosunkowo sztywny układ (bardzo trudno zmienić kształty oraz objętości). Jeśli natomiast oddziaływania pomiędzy atomami albo cząsteczkami są niewielkie, to ciało jest miękkie oraz kruche. Na skutek wywieranej siły ulega zmianie kształt, ale po przestaniu wywierania siły powraca do początkowej formy. Tą cechą jest sprężystość postaci. Da się również odkształcić trwale jak na przykład plastelina, co jest plastycznością ciał stałych. Natomiast po przekroczeniu jakiejś granicy wpływając siłą na ciało zniekształcimy jego kształt, co mówi nam o kruchości.

Do początków XX w. za ciała stałe uważało się wszelkie materiały, które wykazywały sprężystość postaci (tzn. zdolność wracania do początkowych wymiarów oraz kształtów po przerwaniu działania sił odkształcających); właściwość tę posiadaj również takie ciała, jak szkliwa czy polimery, które zaliczało się kiedyś do ciał stałych, mimo tego, że w budowie ich brak uporządkowania przestrzennego. Aktualnie ciała te uważa się za przechłodzone ciecze ( bezpostaciowe ciała).

Ciało stałe złożone jest z atomów albo cząstek, które są regularnie rozmieszczone:

Regularne rozmieszczenie cząstek

W ciele stałym swobodny ruch molekuł jest jeszcze bardziej ograniczony aniżeli w cieczy. Molekuły ciała bez wpływu sił zewnętrznych nie są w stanie przemieszczać się w jednej względem drugich, a jedynie wykonują w swoim ruchu cieplnym drgania koło położeń równowagi. Zdajemy sobie sprawę, jak trudno jest złamać albo rozciągnąć pręt metalowy albo rozłupać drewno. Każdej bowiem zmianie objętości albo kształtu ciała stałego przeciwstawiają się siły międzymolekularne. Gdy będziemy zbliżać molekuły działają (tak samo jak w cieczach) siły odpychania, natomiast przy oddalaniu molekuł - na znacznych odległościach przejawia się działanie sił przyciągania.

Fizyka ciał stałych:

Do początków XX w. za ciała stałe uważa się wszelkie materiały, które wykazują sprężystość postaci (tzn. zdolność wracania do początkowych wymiarów oraz kształtów po przerwaniu działania sił odkształcających); właściwość tę posiadają również takie ciała, jak szkliwa czy polimery, które zaliczane kiedyś były do ciał stałych, mimo tego, że w budowie ich jest brak uporządkowania przestrzennego. Aktualnie ciała te uważa się za przechłodzone ciecze ( bezpostaciowe ciała). Analizy pokazały, iż własności (mechaniczne, optyczne, elektr., magnetyczne i in.) ciał stałych uzależnione są od typu atomów, które wchodzą w skład ciał stałych, ich rozmieszczenia (a zatem wewnętrznej konstrukcji ciał stałych) oraz wzajemnego oddziaływania. Poznanie tych zależności ma duże znaczenie teoretyczne oraz praktyczne; zajmuje się tym jedna z najmłodszych dziedzin fizyki - fizyka ciał stałych.

Atomy albo cząstki cały czas drgają. Ilość tych drgań uzależniona jest od temperatury ciała: im wyższa temperatura, tym drgania są mocniejsze.

W określonej temperaturze atomy albo cząstki rozpoczynają odrywać się od siebie. Ciało stałe topi się oraz staje się cieczą . Temperaturę taką nazywa się temperaturą topnienia.

Ciężar jednostki objętości jakiegoś ciała nazywa się ciężarem właściwym tego ciała. Wartość ciężaru właściwego określa wzór

gdzie V oznacza objętość ciała, natomiast Q jego ciężar. Ciężar właściwy nie jest niezmienną właściwością danego typu materiału, gdyż w przeróżnych obszarach na naszej planecie ten sam materiał może mieć przeróżny ciężar właściwy. Wielkością, która charakteryzuje substancję oraz nie jest uzależniona od miejsca na powierzchni naszej planety, w którym się ją mierzy, jest gęstość albo masa właściwa ciała:

Gęstością ciała nazywa się stosunek masy tego ciała do jego objętości. Gęstość oraz ciężar właściwy są ze sobą związane zależnością

która tak samo jak wzór Q = mg jest ściśle spełniona dla wszelkich punktach na powierzchni naszej planety. Trzeba zwrócić uwagę na to, iż ciężar właściwy jest wielkością wektorową, natomiast gęstość jest wielkością skalarną.

W układzie jednostek SI wielkości te posiadają takie to właśnie jednostki:

ciężar właściwy = niuton na metr sześcienny (N/m3),

gęstość= kilogram na metr sześcienny (kg/m3).

Objętość ciała, miara przestrzeni jaką zajmuje ciało (liczba rzeczywista nieujemna). W przypadku przestrzeni trójwymiarowej objętość ciała V wyrażona jest wzorem:

gdzie całkowanie odbywa się po obszarze zajętym przez ciało. Jednostką objętości ciała w układzie SI jest m3, pozostałe jednostki: litr (dm3), cm3, km3, galon Galon [fr. galon] naszywka ze złotej lub srebrnej taśmy na mundurach, meblach lub ubiorach, [ang. gallon] jednostka objętości używana w krajach anglosaskich. Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych itd.

Zjawiska fizyczne:

Przemiany

w ciało stałe w ciecz w parę

ciała stałego topnienie sublimacja

cieczy krzepnięcie parowanie

pary resublimacja skraplanie

CIAŁA KRYSTALICZNE ORAZ BEZPOSTACIOWE

Jesteśmy w stanie wyróżnić dwa podstawowe rodzaje przebiegu zestalania się ciał, które, ochładzane, które przechodzą ze stanu ciekłego do stałego:

1. Ciała krystaliczne o uporządkowanej budowie przestrzennej

o polikryształy -ciało polikrystaliczne, zbiór mikrokryształów albo mikrokrystalitów zorientowanych w przeróżnych kierunkach. Jeżeli mikrokryształy nie są zrośnięte ze sobą, to polikryształ jest proszkiem

o monokryształy- pojedynczy kryształ, bez defektów makroskopowych, ale niekoniecznie ograniczony naturalnymi, płaskimi ścianami

. konkretnej dla jakiegoś ciała temperaturze w ochładzanej cieczy powstają małe kryształki nazywane centrami albo ośrodkami krystalizacji. Ciągłe ochładzanie cieczy sprawia, że kryształy się rozchodzą, które w końcu obejmują całe ciało.

2. Ciała bezpostaciowe (czyli amorficzne) oraz szkliwa. W czasie obniżania temperatury dochodzi do zwiększenia gęstości cieczy. Wyróżniamy tutaj dwa dość odmienne przypadki:

a) Są ciała, tak jak np. wosk, smoła, gdzie proces krystalizacji wcale nie zachodzi. Nazywamy je wtedy ciałami bezpostaciowymi.

b) Szkliwa, np. szkło, które w sumie zachowują zdolność do krystalizowania, ale w czasie podczas ochładzania ich lepkość tak gwałtownie rośnie, że utrudnia wzrost Wzrost zwiększanie rozmiarów i masy ciała. Wzrost jest cechą wszystkich żywych organizmów i następstwem pobierania substancji odżywczych z otoczenia. U jednokomórkowców wzrost wiąże się ze zwiększaniem rozmiarów... Czytaj dalej Słownik biologiczny oraz kształtowanie się tych kryształków zarodnikowych. Proces krystalizacji w szkliwach zachodzi bardzo powoli.

Większa część ciał stałych ma konstrukcję krystaliczną.

Do ciał niekrystalicznych (bezpostaciowych) zaliczamy między innymi:

o tworzywa sztuczne,

o włókna sztuczne,

o guma.

Drobne okruszki soli kamiennej gdy będziemy oglądać pod mikroskopem są kryształkami. Metale posiadają konstrukcję drobnokrystaliczną, tzn. Złożone są z kilku drobnych kryształków, które ułożone są w sposób nieuporządkowany. Konstrukcję krystaliczną metali jesteśmy w stanie zobaczyć na przełomie pręta cynkowego. Charakterystyczne skrzypienie przy zginaniu pręta cynkowego jest spowodowane tarciem pomiędzy poszczególnymi kryształkami metalu.

Definicja ciała stałego. Pomimo tego, że ciała bezpostaciowe oraz szkliwa wyglądem przypominają ciała stałe, to ciałami stałymi musimy określać tylko ciała krystaliczne. Ciała bezpostaciowe ze względu na swoją konstrukcję mikroskopową i pewne właściwości trzeba traktować jako ciecze silnie przechłodzone, o ogromnej lepkości.

Budowa krystaliczna ciał stałych:

W zależności od tego czy w węzłach sieci krystalicznej są osadzone oddzielne atomy, jony czy cząstki, wyróżniamy struktury:

o Struktura atomowa przykładem jest kryształ diamentu albo grafitu z osadzonymi w węzłach sieci atomami węgla.

o Struktura jonowa przykładem jest opisanego wcześniej kryształ soli kamiennej z osadzonymi na przemian jonami Na+ i Cl-. Materiały w roztworach wodnych i w stanie stopionym są w stanie rozpaść się na swobodne jony.

o Struktura cząsteczkowa przykładem jej są kryształy lodu, cukru, siarki oraz jonu z osadzonymi w węzłach sieci cząstkami. Cząstki są powiązane ze sobą siłami przyciągania międzymolekularnego, co powoduje, że materiały te wyróżnia niska temperatura topnienia oraz niewielka twardość.

o Struktura metaliczna. Struktura ta różni się od wcześniej przedstawianych struktur. Przykładem jej są metale. Sieć krystaliczna metali posiada dodatnie jony metalu, pomiędzy którymi przemieszczają się swobodnie uwolnione z atomów elektrony.

Ciała stałe, czyli krystaliczne, różnią się od ciał bezpostaciowych pod kilkoma względami. Przedstawiamy najistotniejsze różnice:

Ř Topnienie:

Ciała krystaliczne posiadają wyraźnie zdefiniowaną temperaturę topnienia (tzw. punkt topnienia), w której materiał jest w dwóch fazach jednocześnie - w ciekłej oraz stałej.

Ciała bezpostaciowe w miarę ogrzewania powoli miękną przechodząc w normalną ciecz

Trzeba napisać, że nieprawdziwy jest pogląd, iż w ciałach w czasie stygnięcia, przy przechodzeniu ze stanu ciekłego do stałego, dochodzi do zbliżenia się cząstek i w taki sposób tworzy się stan stały. Pewna grupa ciał np. woda, bizmut, cyna, przy krystalizowaniu powieszają swoją objętość, czyli średnie odległości pomiędzy ich cząstkami wzrastają. Pomimo tego ich cząstki w stanie krystalicznym są, ze sobą powiązane silniej aniżeli w stanie ciekłym.

Ř Izotropowość, czyli niezależność różnych właściwości fizycznych ciała od kierunku, nie rozstrzyga jeszcze czy ogromne ciało jest kryształem, czy jest cieczą przechłodzoną. Na ogół, krystaliczne są anizotropowe. Są jeszcze ciała krystaliczne ogromne w skali makroskopowej, które zachowują się jak ciała izotropowe. Taka izotropowość jest jednak izotropowością przeciętną, upozorowaną bezładnym rozkładem konkretnych niewielkich monokryształków. Te ciała krystaliczne nazywamy polikryształami.

Wszelkie monokryształy ogromne oraz niewielkie charakteryzują się anizotropowością właściwości fizycznych.

W węzłach sieci krystalicznej są w stanie być osadzone oddzielnie atomy, cząstki albo jony. Posiadają one bardzo ograniczoną swobodę ruchów, a mianowicie mogą wykonywać jedynie ruchy drgające względem swoich stałych położeń równowagi. W konkretnych warunkach są one w stanie przedostać się do strefy działania innych atomów, cząstek albo jonów i dyfundować przez powierzchnię rozgraniczającą dwa ciała.

Potwierdzeniem eksperymentalnym zjawiska dyfuzji w ciałach stałych jest przenikanie atomów złota do ołowiu. Jeżeli na przykład dobrze wypolerowane płytki - ołowiu oraz złota - mocno ze sobą zetkniemy oraz zostawimy w tych warunkach na przeciąg parę miesięcy, to po upływie tego czasu zobaczymy, iż atomy złota przeniknęły do warstewki powierzchniowej ołowiu.

CHARAKTERYSTYKA KRYSZTAŁU:

Kryształ, w fizyce, chemii czy mineralogii: jest to ciało stałe, którego budowę wewnętrzną charakteryzuje uporządkowanie dalekiego zasięgu we wszelkich kierunkach. Uporządkowanie to daje się prosto zapisać jako periodyczne, w trzech wymiarach fizycznej przestrzeni, powtarzanie się jakiegoś zespołu atomów, jonów albo cząstek (tzw. motywu struktury), tzn. budowę kryształu da się odtworzyć poprzez przesuwanie (czyli translację) jej motywu w trzech niezależnych (nie współpłaszczyznowych) stronach ( jedynie przez przesuwanie - bez dokonywania obrotów albo innych przekształceń motywu).

Znaczna większa część zanalizowanych do tej pory jednorodnych ciał stałych, poza może polimerów, w pewnych warunkach tworzy samorzutnie fazę krystaliczną. W zgodzie z opisem strukturę kryształów charakteryzuje na ogół występowanie symetrii translacyjnej, nadto bardzo często w makroskopowym pokroju (kształcie) kryształ można znaleźć także w innych elementów symetrii tzw. punktowej (środek symetrii, osie symetrii, płaszczyzny symetrii), co jest podstawą do klasyfikacji kryształów na 32 klasy krystalograficzne, które z następnie łączy się w 7 większych zespołów nazywanych układami krystalograficznymi. Dzięki tej systematyce można uporządkować, uprościć oraz ujednolicić opis wszelkich ciał krystalicznych.

Kryształy da się również podzielić na: jonowe, atomowe (kowalencyjne), molekularne (cząsteczkowe) i metaliczne zależnie od typu wiązań, które przeważają oraz decydują o stabilności budowy kryształu. Kryształy wykazują na ogół anizotropię kilku własności fizycznych oraz chemicznych.

Budowa rzeczywistego kryształu nie jest doskonała nigdy; w sieci są tzw. defekty, np.:

a) puste węzły, czyli luki, które nie są obsadzone przez atomy,

b) atomy ulokowane w międzywęźlach

c) małe domieszki atomów obcych,

d) dyslokacje.

Niedoskonałości sieci mają wpływ na kilka własności ciał stałych Przede wszystkim istotne są dyslokacje. Polegają one na przemieszczeniu części sieci w stosunku do reszty, przy czym spójność sieci jest zachowana, a ciągłość jest jej zaburzona.

Wyróżnia się 2 rodzaje dyslokacji:

o krawędziową

o śrubową.

Dyslokacje są w stanie przesuwać się w środku kryształu na skutek mech. naprężeń. Z tematem dyslokacji powiązana jest teoria wzrostu kryształów ( krystalizacja). Jeżeli w zarodku kryształu jest dyslokacja Dyslokacja zmiana układu (położenia), przemieszczenie skał pod wpływem ruchów tektonicznych (uskoków, pęknięć itp.).
Czytaj dalej Słownik geograficzny
śrubowa, to ciągle jest "uskok" płaszczyzny sieciowej, który powoduje prostszy wzrost kryształu; na gładkiej płaszczyźnie sieciowej wzrost postępuje znacznie wolniej. Nowe analizy pokazały, iż dyslokacje są we wszystkich krysztale. Udało się sztucznie uzyskać ciągle doskonałe monokryształy w formie włosów, tzw. kryształy nitkowe albo włókniste, grubości rzędu 10-4 cm, wykazujące nie spotykane normalnie własności; np. kryształy nitkowe cyny posiadają 1000 razy większą wytrzymałość aniżeli zwykła cyna.

SIEĆ PRZESTRZENNA KRYSZTAŁU

Cechą charakterystyczną, która wyróżnia ciała stałe pośród innych materiałów jest periodyczne powtarzanie się uporządkowania atomów albo cząstek w przestrzeni. Wiemy już, że z punktu widzenia fizyki współczesnej kreślenia: ciało stałe oraz kryształ są prawie synonimami. Kryształy temu uporządkowaniu atomów zawdzięczają kilka pośród najbardziej znanych cech charakterystycznych. Między innymi, duża różnorodność skonstruowanych w sposób uporządkowany z atomów (albo cząstek lub jonów) ciał stałych i różnorodność ich właściwości fizycznych wyraźnie kontrastuje z podobieństwem cech przeróżnych gazów. "Doskonały bezład" ma tylko jedno określenie, w momencie gdy "doskonałe uporządkowanie" może ich posiadać bardzo wiele. Gazy różnią się pomiędzy sobą jedynie konstrukcją chemiczną samych cząstek. Ciała stałe są w stanie wyróżniać się nie tylko typem swoich cząstek, ale również metodą ich uporządkowania w przestrzeni. Uporządkowanie to może odgrywać czasami bardzo ważną rolę we właściwościach fizycznych ciała stałego aniżeli jego skład chemiczny. Na przykład, węgiel krystalizuje w dwóch odmianach struktur krystalicznych - diamentu oraz grafitu.

Atomy węgla są w stanie się utworzyć jedynie dzięki ich innemu uporządkowaniu dwa przeróżne substancje - twardy oraz przezroczysty optycznie diament Diament minerał. Odmiana czystego węgla, tworząca przeważnie bezbarwne, przezroczyste kryształy o ekstremalnej twardości minerału: 10 w skali Mohsa (największej ze wszystkich minerałów). Występuje w skałach... Czytaj dalej Słownik geograficzny oraz miękki, czarny, optycznie nieprzezroczysty grafit.

Analizy krystalograficzne stosując dyfrakcję promieni Roentgena dały możliwość wnikać w budowę ciał stałych oraz udowodniły, iż ich najistotniejszą właściwością jest powtarzające się uporządkowanie atomów. Dlaczego tak jest? Siły jakie działają pomiędzy atomami albo jonami kryształu pozwalają w ustaleniu się równowagi trwałej pomiędzy nimi tylko przy regularnym ich umieszczeniu w sieci przestrzennej. Taki ich układ odpowiada minimum energii.

Komórka elementarna. To uporządkowanie zawsze da się odtworzyć poprzez powtarzanie w przestrzeni konkretnego wzoru, który zawiera kilka atomów. Taka jednostka, przy pomocy której da się skonstruować konkretną strukturę krystaliczną, nazywa się komórką elementarną.

Gdy podamy typ komórki elementarnej jakiegoś kryształu podamy również wszelkie wiadomości o jego konstrukcji. Zdefiniowanie rodzaju komórki elementarnej jest jednoczesne ze wskazaniem wszelkich wiadomości na temat ułożenia atomów.

W jaki sposób definiuje się komórkę elementarną konkretnego materiału? Praktycznie wszystkie budowy krystaliczne da się zdefiniować przy pomocy bardzo wielu przeróżnych komórek elementarnych. Ewentualności wyboru są duże - na przykład da się zmieniać kształt, wielkość, objąć a także inny główny zespół atomów.

RYS. a) Kilka konfiguracji atomów węgla w a) diamencie oraz b) graficie

Jedynym warunkiem, który powinien być spełniony w każdej komórce elementarnej, jest, by wypełniając przestrzeń jej powtórzeniami dało się poprawnie skonstruować całą strukturę. Na rys. a, b, oraz c zauważyć można hipotetyczną krystaliczną dwuwymiarową strukturę. Jako komórkę elementarną wybrano sześciokątną jednostkę, którą zwiększano, zmniejszano oraz przesuwano tak, aby powtórzyła całą konstrukcję krystaliczną. Na rys. d zilustrowano, iż można dobrać także komórkę o kształcie innym od opisanej.

Komórka prosta. Jak więc jednoznacznie określić strukturę kryształu definiując ją przy pomocy komórki elementarnej? Z znacznej ilości ewentualności wybieramy na ogół bardzo prosta, główną komórkę elementarną nazywaną komórką prostą. Jaki jest zatem wygląd komórki prostej? Jest to równoległościan skośny albo prostokątny o przeróżnych albo równych krawędziach. Podanie Podanie opowieść ludowa, utrwalona w tradycji, przekazywana ustnie, dotycząca przeszłości historycznej lub legendarnej danej zbiorowości, związana z postaciami, wydarzeniami lub miejscami ważnymi dla jakiegoś regionu.
...
Czytaj dalej Słownik terminów literackich
ułożenia się atomów (również jonów) w tym równoległościanie definiuje się w sposób jednoznaczny całą przypadają mu sieć przestrzenną. Obraz Obraz W najogólniejszym znaczeniu: świat przedstawiony w utworze literackim jako odzwierciedlenie jakiejś rzeczywistości zewnętrznej, np. obraz XIX-wiecznej Warszawy w Lalce B. Prusa. Takie pojmowanie kategorii... Czytaj dalej Słownik terminów literackich jej otrzymuje się przez równoległe zestawienie (albo przemieszczenie) takich stykających się równoległościanów w trzech kierunkach przestrzeni.

Bardzo prostą budową krystaliczną jest regularna sieć przestrzenna, którą jest np. sól kamienna NaCl. Dwa typy jonów sodu Na+ oraz chloru Cl- są na przemian umieszczone są we wszelkich trzech kierunkach. Na rys. 2 ukazano sieć krystaliczną podanego NaCI. Kule czarne są to jony chloru Cl-, natomiast kule białe jony sodu Na stykające się, co odpowiada rzeczywistości fizycznej aniżeli opisanie ułożenia atomów albo jonów w krysztale w formie punktów. Ale nawet budowy sześcienne zalicza się do bardzo prostych, ale i ona mogą być złożone. Z ilustracji 5.8 oraz 5.9 zauważyć można, iż atomy (jony albo cząstki) są w stanie zajmować miejsca nie tylko w narożach sześcianu, ale także w jego wnętrzu oraz na jego ścianach bocznych. Wtedy mówimy o budowie regularnej przestrzennie oraz powierzchniowo centrowanej.

Przy wyliczaniu liczby atomów, które należą do komórki prostej sieci krystalicznej trzeba pamiętać, iż atomy ulokowane w narożach należą do 8 komórek, umieszczone na krawędzi - do 4, na ścianach - do 2. Natomiast atomy umieszczone w środku jedynie - do jednej komórki

PRZEWODNICTWO ELEKTRYCZNE CIAŁ STAŁYCH

Przewodnictwo elektryczne w ciałach stałych opiera się na ruchu nośników ładunków elektr., np. elektronów; wartość przewodnictwa uzależniona jest zatem od ilości tych nośników w c. stałych Pod tym względem c. stałe. podzielić można się na 3 grupy:

o przewodniki (metale),

o półprzewodniki

o dielektryki (izolatory).

Razem ze wzrostem temp. przewodnictwo elektryczne przewodników (metali) maleje, natomiast w tempera turach, które są bliskie 0°K staje się ono bardzo ogromne (nadprzewodnictwo). Przewodnictwo półprzewodników oraz dielektryków wzrasta razem ze wzrostem temp.; w temp. niskich pół-przewodniki, prawie, nie przewodzą prądu elektr. Próba wytłumaczenia teorii przewodnictwa metali została podjęta w 1900 przez P. Drude. Wychodził on z założenia, iż w metalach ilość swobodnych elektronów jest ogromna; z prac tych pochodzi tzw. elektronowa teoria metali. W 1930-40 utworzono również ogólną, kwantowomech. teorię, tzw. Teorię pasmową, która wytłumaczyła na przykład istotę przewodnictwa elektr. c. stałych.

METALE. PÓŁPRZEWODNIKI, IZOLATORY

Ewentualny jest także podział ciał stałych ze względu na ich zdolność przewodzenia prądu elektrycznego na skutek przykładanego z zewnątrz pola elektrycznego. Zdolność przewodzenia prądu elektrycznego definiuje się przez podanie przewodności właściwej albo jej odwrotności - oporu właściwego. Ciała stałe z tego punktu widzenia podzielić można na:

o dobre przewodniki (przede wszystkim metale) od 10-8 do 10-6 m

o złe przewodniki (izolatory) > 109m

o ciała o pośrednich wartościach, które leżą w szerokich granicach w przybliżeniu 14 rzędów wielkości. Do grupy tej zalicza się także półprzewodniki.

Do grupy ciał o wartościach pośrednich należą obok półprzewodników kilka innych, między innymi kryształy jonowe, roztwory jonowe, materiały organiczne, które zawierają wodę. Przewodność właściwa tej grupy ciał uzależniona jest w dużym stopniu od przeróżnych czynników, m.in. od temperatury, oświetlenia, ciśnienia, od będących w ich budowie w niewielkich ilościach domieszek obcych atomów.

Wśród tej grupy ciał półprzewodniki głównie wyróżnia się mechanizm przewodzenia prądu elektrycznego. W półprzewodnikach ciągle mamy do czynienia z przewodnictwem elektronowym. Także przewodnictwo dziurowe polega, tak samo jak elektronowe, na przesuwaniu się elektronów. Na przykład w kryształach jonowych nośnikami prądu są jony, a nie elektrony. (Niejednokrotnie przewodniki jonowe zalicza się do półprzewodników, w szerszym znaczeniu tego pojęcia).

Zależność oporu właściwego od temperatury T przebiega w sposób charakterystyczny, inny dla metali, inny natomiast dla półprzewodników:

o dla metali R= t(l +T), gdzie T - temperatura, t- współczynnik temperaturowy oporu który przyjmuje wartość dodatnią rzędu 10-6 na kelwin,

o dla półprzewodników R= eE/kT, gdzie k - stała Boltzmanna, E - miara tzw. energii aktywacji. Jest to energia, jaką powinny posiadać elektrony, by były w stanie brać udział w przewodzeniu prądu.

Zależność przewodności właściwej (albo oporu) R= 1/t; od temperatury f(T) dała możliwość na

zklasyfikowanie mechanizmu przewodnictwa elektrycznego w półprzewodnikach. [ rys. 3 zilustrowano zależność lg= F(T)]. Część II krzywej tyczy się do obszaru nasycenia, natomiast część III do obszaru przewodnictwa domieszkowego.

PRZEWODNICTWO ELEKTRYCZNE METALI, PÓŁPRZEWODNIKÓW ORAZ IZOLATORÓW

Ilustracja 4 pokazuje poglądowo różnice mechanizmu przewodzenia pomiędzy izolatorem, półprzewodnikiem oraz metalem w ujęciu teorii pasmowej.

Metale. Zdajemy sobie sprawę, iż "lepiszczem" które utrzymuje w stanie trwałym metal jest tzw. gaz elektronowy. Między innymi, w omawianym wcześniej sodzie metalicznym, który powstaje z atomów sodu, gdzie pierwsza powłoka jest cała zapełniona (1s2), na drugiej obsadzonych jest osiem elektronów (2s2 2p6) i jest także cała zapełniona. Zewnętrzny elektron 3s, walencyjny, kolektywizuje się w czasie powstawania sodu metalicznego oraz jest tak samo powiązany z wszelkimi atomami kryształu. Elektrony 3s tworzą ów gaz elektronów, które zapełniają tylko częściowo dozwolone pasmo energetyczne. Jest to pasmo przewodnictwa. W metalach stan przewodnictwa jest stanem normalnym i to jest różnica pomiędzy nimi a od niemetalami. Wszelkie metale posiadają bardzo podobne wartości przewodności właściwej, ponieważ koncentracja n elektronów, które uczestniczą w przewodzeniu prądu jest w metalach niemal stała, bliska liczbie atomów na jednostkę objętości (jest ona rzędu od 108 do l06m-1).

Izolatory. W kryształach jonowych soli kamiennej NaCl elektrony 3s atomu Na w czasie tworzenia się kryształu dołączają się do pięciu elektronów powłoki 3p5 atomów Cl, tworząc dzięki temu zamkniętą powłokę 3p6. W sieci krystalicznej soli kamiennej NaCl atom Na staje się jonem Na+, natomiast atom Cl jonem Cl-. Pasmo energetyczne, które odpowiada wszelkim zewnętrznym elektronom jonów Cl- będzie całe obsadzone, pasmo które odpowiada stanom 3s atomów Na całe jest puste. Odstęp (energetyczny) pomiędzy pasmami jest bardzo ogromny - w przybliżeniu 6 eV. Wzbudzanie elektronów do pustego pasma przewodnictwa potrzebuje wysokich temperatur, które powodują ich wzbudzanie termiczne.

Kryształ NaCl jest zatem izolatorem, tak samo jak znaczna większa część kryształów jonowych.

Półprzewodniki. Odróżnienie półprzewodników od izolatorów nie jest takie jasne, jak metali od niemetali. Podstawą tego podziału jest szerokość odstępu energii wzbronionej Eg pomiędzy pasmem podstawowym oraz przewodnictwa.

Niemetale możemy podzielić na:

o izolatory, gdy Eg > 2 eV,

o półprzewodniki, gdy Eg < 2 eV.

Jeżeli chodzi o półprzewodniki przewodność właściwa uzależniona jest wykładniczo od temperatury T oraz energii aktywacji .

Przewodnictwo elektronowe. Ruch elektronów, miara średniej prędkości, z jaką przesuwają się one w stronę przeciwną do przyłożonego poła elektrycznego o pewnym natężeniu (unormowanym = 1 V/m), jest wielkością przeciętną oraz cechuje się przewodzący kryształ. Uzależniona jest ona przede wszystkim od temperatury oraz składu domieszek:

o dla temperatur niższych ~ T3/2

o dla temperatur wyższych ~ T-3/2.

Tor elektronu w krysztale jest linią zygzakowatą, ponieważ elektron zderza się z pozostałymi elektronami, z drgającymi atomami (rozpraszanie fononowe) z powierzchni próbki. Średnia droga swobodna nazywana jest średnią długością odcinków prostej, z których złożony jest z toru elektronów, pomiędzy następnymi zderzeniami. Pomiędzy ruchliwością a średnią drogą swobodną w temperaturach pośrednich zachodzi nawet pewien związek.

Przewodnictwo dziurowe. Jesteśmy w stanie zauważyć nawet także sytuację, że z górnej części pasma podstawy półprzewodnika (nazywane są także pasmem walencyjnym, elektron gdy pokona przerwę energetyczną przedostaje się do pustego albo częściowo zapełnionego pasma przewodnictwa. Wtedy mówimy, iż w paśmie podstawowym pojawiła się dziura. Natomiast gdy zajęty przez elektron poziom energetyczny odpowiada ładunkowi przyspieszanemu w stronę elektrycznego pola zewnętrznego, czyli ładunkowi dodatniemu.

W modelu krystalograficznym, przestrzennym ciała stałego, pojawianie się dziury oraz ruchu można wyjaśnić w następujący sposób. Jeżeli elektronowi, który powiązany jest z określonym momentem. Proces wzbudzenia dostarczy energii E,, to elektron jest w stanie opuścić swój atom oraz poruszać się w sieci krystalicznej jak elektron swobodny z określoną masą efektywną m. W teorii pasmowej oznacza to przejście elektronu z pasma podstawowego do przewodnictwa.

PRZEWODNICTWO CIEPLNE

Teoria molekularno-kinetyczna daje możliwość prostego opisania zjawiska lepkości wyjaśnić przewodnictwo cieplne. Weźmy taką sytuację. W jakimś miejscu ogrzewamy gaz. Wtedy cząstki z tego miejsca otrzymują nadwyżkę energii kinetycznej. Dokonując ruchów bezładnych przesuwają się do pozostałych miejsc o temperaturze niższej albo wyższej.. W miejscach o temperaturze niższej zderzają się z pozostałymi cząstkami oddając im nadwyżkę energii kinetycznej. Jeżeli chodzi o te, które wynikły do miejsc o temperaturze wyższej, zabierają cząstkom tych obszarów pewną ilość ich energii kinetycznej. W pierwszym momencie następuje podwyższanie temperatury, natomiast w drugim obniżanie temperatury danego obszaru ciała albo układu ciał. Ten proces wyrównywania się temperatur będzie zachodzić dotąd, aż nie osiągnięta zostanie równowaga termodynamiczna, chyba że z zewnątrz będziemy podtrzymywać stałą różnicę temperatur w układzie.

Przewodnictwo cieplne w gazach powiązane jest, jak można zauważyć, z przeniknięciem cząstek, które przenoszą energię kinetyczna.

Weźmy teraz pod uwagę dwie równe powierzchnie S1 = S2 = S, które znajdują się w odległości dl od siebie. Spadek temperatury na odcinku dl będzie wynosić - dT, gdzie znak minus znaczy, że będziemy mieć do czynienia ze zmniejszaniem się temperatury na tym odcinku dl. Wtedy przez powierzchnię S w ciągu czasu dt będzie przepływać energia w formie ciepła dQ. Pomiędzy tymi wielkościami został ustalony związek empiryczny

dQ = - Sdt,

Gdy podzielimy równanie przez dt uzyskamy równanie przewodnictwa cieplnego:

dQ = - S,

gdzie dQ/dt nazywa się prędkością przepływu ciepła przez powierzchnię S w przypadku, kiedy wzdłuż kierunku l prostopadłego do S dochodzi do spadku temperatury o - dT, zdefiniowany szybkością spadku (gradientem) - dT/dl;- współczynnik przewodnictwa cieplnego, cechujący konkretny materiał przewodzący energię w formie ciepła. Jednostką jest J/s, m, K. Znak minus we wzorze znaczy, iż energia jest przewodzona od ciała o temp. cieplejszej do zimniejszej, a zatem w kierunku przeciwnym do wzrostu temperatury +dT.

Równanie to obowiązywać będzie w przypadku przewodzenia energii w formie ciepła dla wszelkich stanów skupienia konkretnego ciała, a zatem dla fazy gazowej, ciekłej oraz skondensowanej.

Zjawisko przewodzenie ciepła nie da się odwrócić.

ROZSZERZALNOŚĆ TEMPERATUROWA

Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych jest zjawiskiem, które polega na wzroście objętości ciała razem ze wzrostem temperatury.

Wydłużenie jednego metra substancji przy wzroście temperatury o 100 °C

Substancja Przyrost długości (mm)

Aluminium 2,31

Miedź 1,65

Żelazo 1,15

Szkło 0,8

Porcelana 0,5

Celem mikroskopowego wytłumaczenia rozszerzalności cieplnej ciał stałych jest wykres, który przedstawia zależność potencjalnej energii oddziaływania pomiędzy cząstkami w zależności od ich odległości r. Gdyby atomy były nieruchome w węzłach sieci, wówczas ich energia kinetyczna Ek wynosi zero, Ek = 0, wówczas ciągle byłyby się w odległości r0, która odpowiadałby minimalnej wartości energii potencjalnej. W rzeczywistości jednak zdajemy sobie sprawę, iż składniki elementarne sieci drgają wokół swych położeń równowagi, posiadają jakąś energię kinetyczną, która wzrasta wraz ze wzrostem temperatury ciała stałego. W temperaturze T1 atom z energią kinetyczną Ek1 będzie oscylować pomiędzy punktami a1 oraz b1 Na skutek asymetrii krzywej energii potencjalnej średnie ułożenie drgającego atomu przypada w odległości r0, natomiast w odległości r1 przesuniętej na wykresie w prawo.

Wzrost temperatury ciała powiązana jest, w zgodzie z teorią molekularno-kinetyczną rud termicznego, z przyrostem energii kinetycznej elementarnych składników, sprawia, że zwiększają się odległości pomiędzy węzłami sieci krystalicznej. Następuje zwiększenie wymiarów ciała stałego.

Rozszerzalność cieplna monokryształów oraz półkryształów. Wzór na liniową rozszerzalność cieplną jest słuszny tylko dla ciał polikrystalicznych, ponieważ posiada średni (co do kierunku) współczynnik rozszerzalności liniowej.

Większa część monokryształów wykazuje, anizotropowe właściwości cieplne, co znaczy iż współczynniki rozszerzalności liniowej dla przeróżnych kierunków posiadają różne wartości. Dla większej części monokryształów odległości międzywęzłowe pomiędzy elementarnymi składnikami ich budowy w różnych kierunkach są inne. Stała sieciowa d jest prawie zawsze wielkością wektorową d = (d1, d2, d3). Jeżeli z monokryształu wytoczymy kulę, a później oziębimy albo podgrzejemy, to będzie on miał prawie zawsze formę elipsoidy obrotowej, w różnych bowiem kierunkach rozszerzy się inaczej.

Dlatego w monokryształach wprowadza się wektorowy współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej.

Głównym współczynnikiem rozszerzalności liniowej wzdłuż trzeciej głównej osi krystalicznych.

Może być taka sytuacja, iż taki sam kryształ przy wzroście temperatury T w jednym kierunku się rozszerza, natomiast w drugim kurczy. Głównym przykładem jest znany ze zjawiska dwójłomności optycznej kryształ kalcytu. Rys.5 ilustruje zmianę formy podgrzanej kul z kalcytu.

Zmianę średniej odległości międzywęzłowej w czasie ogrzewania ciała stałego do temperatury T da się przedstawić za pomocą zależności:

F = kT,

gdzie k - stała Boltzmanna, g oraz C - odpowiednie współczynniki proporcjonalności. Wzór ten uzyskano przy założeniu przybliżonym, iż siła F jak powstaje w czasie odchylenia cząstki z położenia równowagi węzłowej jest siłą ściśle sprężystą:

F= - Cr.

Względne liniowe powiększenie odległości międzywęzłowych ciała stałego pokazuje poniższy wzór:

F= kT =T

i jest ono proporcjonalne do bezwzględnej temperatury T ciała. Współczynnik proporcjonalności

jest współczynnikiem rozszerzalności liniowej ciała. Gdy podstawimy dane liczbowe na g, C, k, r0 jesteśmy w stanie pokazać, iż wartości te są z przedziału (10-4 - 10-5) K-1, co odpowiada, danym eksperymentalnym.

DRGANIA MECHANICZNE, SIŁY SPRĘŻYSTOŚCI

Wszystkie cała jeśli poddamy działaniu jakiejś siły zewnętrznej odkształcają się w znacznym albo niewielkim stopniu. Zależy to od tego jakie są właściwości sprężyste ciała oraz jaka jest wartość siły, która działa na to ciało. Właściwości sprężyste ciał różnią się przy tym w zależności od tego, jaki jest ich stan skupienia. Gazy ściskane z zewnątrz pomniejszają się np. swoją objętość bardzo, natomiast ciecze oraz ciała stałe stosunkowo bardzo nieznacznie.

Jeśli ustąpi siła ściskająca objętość ściskanego ciała zacznie rosnąć do początkowej wartości, wówczas mówimy, iż to ciało cechuje się sprężystością objętości. Samo zjawisko powrotu objętości ciała do wcześniejszej wartości po usunięciu sił ściskających nazywa się sprężystością objętościową. Eksperyment uczy nas, iż gazy, ciecze i ciała stałe posiadają sprężystość objętości.

Kolejnym typem sprężystości może być sprężystość kształtu, nazywana również sprężystością postaciową. Gazy m.in. mogą przyjmować ciągle kształt naczynia, zapełniając je w całości. Nie posiadają one swego kształtu, a co za tym idzie, nie posiadają także sprężystości postaciowej. Ciecze także są w stanie przyjmować kształt naczynia, gdzie się znajdują, a zatem i w tym przypadku nie można mówić o sprężystości postaciowej. Ciała stałe różnią i to bardzo się pod tym względem od gazów czy cieczy, ponieważ posiadają swoje kształty. Odkształcenie postaci ciał stałych jest w stanie zatem być odkształceniem sprężystym, co oznacza, że zanika po usunięciu sił odkształcających. Ciała stałe w porównaniu z cieczami oraz gazami posiadają sprężystość postaciową.

Pod względem właściwości sprężystych podzielić można na ogół ciała stałe na sprężyste - jeżeli nawet stosunkowo ogromne siły sprawiają tylko odkształcenie sprężyste, plastyczne - jeżeli pod wpływem stosunkowo małych sił ciała ulegają odkształceniom trwałym, natomiast nie ulegają zniszczeniu, i ciała kruche - jeżeli nawet na skutek bardzo małych sił te ciała niszczą się (kruszą się).

Odkształcenia sprężyste ciał stałych.

Prawo Hooke`a, Moduł Younga

Odkształcenie ciała stałego pod działaniem sił zewnętrznych polega na przesuwaniu się cząstek (atomów) tego ciała z pierwszego położenia równowagi w inne. Przesunięciu temu przeciwdziałają siły wewnętrzne ciała, które przechodzą od wzajemnego oddziaływania pomiędzy cząstkami (atomami). Jeśli przesuwanie cząstek było małe, to po usunięciu sił zewnętrznych, siły wewnętrzne przywracają cząstkom pierwotne ułożenie. Odkształcenie odpowiadające temu odwracalnemu przesuwaniu się cząstek nazywa się odkształceniem sprężystym. Jeśli siła zewnętrzna przesuwa cząstki ciała stałego bardzo, ponieważ siły wewnętrzne jakie wpływają miedzy cząstkami nie są zdolne do przywrócenia im położenia pierwszego po usunięciu siły zewnętrznej, to odkształcenie nazywa się plastycznym albo trwałym.

Trzeba napisać również, iż przy dłuższym działaniu nawet małych sił zewnętrznych odkształcenie sprężyste jest w stanie stać się odkształceniem plastycznym. Siły wewnętrzne jakie działają pomiędzy cząstkami odkształconego ciała stałego nazywają się siłami sprężystości. Wypadkowa wszelkich sił zewnętrznych wpływających na ciało odkształcone jest równoważona akurat przez siły sprężystości.

Określmy teraz naprężenie wewnętrzne, wielkość dynamiczną cechującą siły sprężystości. W tym celu dzielimy ciało odkształcone na dwie części. Wtedy siła sprężystości Fs, jaką na jedną z rozpatrywanych części wpływa druga, będzie równoważyć sił zewnętrzne przykładane do każdej z tych części. Wielkość fizyczna liczbowa równa jest wartości siły sprężystości, Fs jak przypada na jednostkę powierzchni płaszczyzny przekroju poprzecznego nazywa się naprężeniem wewnętrznym p.

Wartość odkształcenia, przy którym ulega zmianie któraś z wielkości W, która charakteryzuje kształt albo rozmiar ciała, definiuje się przez podanie tak zwanego odkształcenia względnego . Określa się je wzorem, w którym Wk oraz Wp znaczą odpowiednio końcową oraz początkową wartość wielkości W.

Odkształcenie ciała, które wywołane przez siły zewnętrzne jest od razu przyczyną pojawiania się naprężeń wewnętrznych w tym ciele. Eksperymenty jakie przeprowadzono pod koniec XVII wieku doprowadziły fizyka angielskiego Hooke`a do zdefiniowania kolejnego prawa które zostało nazwane potem jego nazwiskiem. Naprężenie wewnętrzne ciała sprężyście odkształconego jest proporcjonalne do względnego odkształcenia tego ciała. Współczynnikiem proporcjonalności jest przy tym moduł sprężystości Kw.

Prawo Hooke`a da się zapisać przy pomocy wzoru

p = Kw .

Prawo to jest prawdziwe jedynie w przypadku stosunkowo małych odkształceń względnych. Naprężenie p, po którego przekroczeniu nie dochodzi już proporcjonalność naprężenia oraz odkształcenia, nazywa się granicą proporcjonalności. Dla każdej substancji jest ona inna.

Jako, ze siły sprężystości są siłami reakcji na siły zewnętrzne, dlatego wartość ich wypadkowej siły jest równa wartości wypadkowej sił zewnętrznych, zatem prawo Hooke`a da się także napisać w innej formie. Przy tym fakcie należy skorzystać z tego, że siły zewnętrzne są przyczyną odkształceń. Wtedy, według prawa Hooke`a odkształcenie względne jest proporcjonalne do przyłożonej siły zewnętrznej oraz odwrotnie proporcjonalne do przekroju poprzecznego ciała. Współczynnikiem proporcjonalności w tej zależności jest współczynnik sprężystości, który równa się odwrotności modułu sprężystości (1/p = 1/Kw).

Wszystkie odkształcenia złożonego ciała stałego da się zapisać jako wynik nakładania się odkształceń prostych. Do bardzo prostych, a równocześnie głównych odkształceń zalicza się: rozciąganie, ściskanie, zginanie, skręcanie i ścinanie (nazywane również przesunięciem prostym). Przez to drugie odkształcenie rozumie się przesuwanie ruchem płaskim będących niedaleko siebie ze sobą warstw substancji względem siebie. Spośród tych odkształceń rozważone zostanie jedynie odkształcenie rozciągania jednoosiowego, nazywane także rozciąganiem podłużnym (rys. 1.45a). Proces odkształcenia ciała zatrzymuje się, wówczas gdy siły sprężyste zrównoważą siły zewnętrzne. Wtedy jedynie długość ciała odkształconego jest większa od długości ciała nieodkształconego. Z tą zmianą długości powiązana jest ciągle pewna zmiana przekroju poprzecznego ciała, którą natomiast, ze względu na prostotę rozważań, pominiemy. Moduł sprężystości w przypadku tej ewentualności nazywa się moduł Younga. Na ogół jest on oznaczany przez E. Wielkością cechującą wymiary ciała jest jego długość l. Gdy skorzystamy z tego, iż w stanie równowagi siły zewnętrzne oraz siły sprężyste są sobie równe co do wartości, można wyrazić prawo Hooke`a dla rozciągania podłużnego takim o to wzorem:

= p = E .

Ze wzoru tego można zauważyć przyrost długości ciała na skutek siły rozciągającej.

Gdy podstawimy do wzoru przyrost długości który będzie wynosił lp, oznaczać będzie, że długość końcowa ciała jest dwa razy większa od długości jak była na początku 1k = 2lp. Jesteśmy w stanie zatem wywnioskować sens fizyczny modułu Younga.

Wtedy bowiem E = F/s = p. Moduł Younga definiuje wartość naprężenia wewnętrznego, która nastąpiłaby przy podwojeniu długości ciała, w momencie gdyby ono wcześniej nie uległo zniszczeniu. Jednostką modułu Younga, oraz naprężenia wewnętrznego, jest w układzie SI niuton na metr do kwadratu (N/m2).

Moduł Younga jako współczynnik proporcjonalności pomiędzy naprężeniem wewnętrznym oraz wydłużeniem względnym daje bardzo dobre pojęcie o właściwościach sprężystych ciał. Wartości modułu Younga są na ogół bardzo duże. Dla metali np. uzyskuje on wartości rzędu 1010 albo l011 N/m2. Dla stali twardej E = 2,16 l011 N/m2, dla stali miękkiej E = 9,81 1010 N/m2 a dla ołowiu E = 1,47 1010 N/m2. Pośród ciał sprężystych najmniejszy moduł Younga posiada guma miękka, której E wynosi E = 9,81 107 N/m2.

Przy dużych wydłużeniach względnych zaobserwować można małe odstępstwa od prawa Hooke`a, pomimo iż odkształcenia są jeszcze ciągle odkształceniami sprężystymi. W związku z tym także wyróżnić można obok granicy proporcjonalności, określonej już wcześniej, także granicę sprężystości ciała. Rys.1.45b ilustruje wykres zależności naprężenia wewnętrznego od wydłużenia względnego otrzymanej przy rozciąganiu podłużnym pręta albo drutu. Punkt A pokazuje granicę proporcjonalności, punkt B - granicę sprężystości. Po przekroczeniu wartości naprężenia wewnętrznego, które odpowiada tej drugiej granicy dochodzi do obszaru plastyczności ciała. Cechuje się on tym, iż rozciągany pręt zostaje odkształcony po usunięciu sił zewnętrznych. Obszar plastyczności kończy się w punkcie C. Maksymalne naprężenie, jakie odpowiada punktowi D nazywa się granicą wytrzymałości materiału, z którego zrobiony jest rozciągany pręt albo drut. W punkcie E pręt się rozrywa.

Jesteśmy w stanie określić również pojęcie wytrzymałości na rozerwanie dla konkretnej substancji. Wytrzymałość na rozerwanie nazywa się wartość naprężenia wewnętrznego. Po przekroczeniu jej dochodzi do rozerwania konkretne materiału. Wielkość ta posiada bardzo istotne znaczenie w technologii. Konstruując jakieś urządzenie albo projektując dom inżynier powinien w taki sposób wyliczyć konstrukcję konkretnych części urządzenia, czy domku, alby nigdzie naprężenia wewnętrzne nie przekroczyły wartości dopuszczalnych z punktu widzenia bezpieczeństwa

ŹRÓDŁA:

1. R. P. Feynman - "Sześć łatwych kawałków", Prószyński i spółka, Warszawa Warszawa stolica Polski położona w centralnej części Niziny Mazowieckiej nad Wisłą. Liczy 1,6 mln mieszkańców.
Czytaj dalej Słownik geograficzny
1998

2. Januszajtis, J. Kalinowski - "Molekularna budowa ciał", WSiP, Warszawa 1988

3. G. Francuz-Ornat, T. Kulawik, M. Nowotny- Różańska - "Mechanika i ciepło", podręcznik dla gimnazjum, Nowa Era, Warszawa 2000

4. K. i W. Augustyniakowie "Elektryczność wokół nas" WKŁ Warszawa 1986

5. Encyklopedia PWN

6. Encyklopedia "Nauka i technika"

7. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski - "Podstawy fizyki"