Твёрдые тела

1. Материалы к конференции «Твёрдые тела».

Работу выполнили:
Джуринская Екатерина,
ученица 10 а класса,
Никулин Максим,
ученик 10 б класса,
Туркина Валентина,
ученица 10 г класса.
Руководитель Вишнякова В.В.,
учитель физики МОУ СОШ № 81
Г. Волгограда.

2. ТВЁРДЫЕ ТЕЛА.

1.
2.
3.
4.
5.
Что такое кристаллы?
Жидкие кристаллы.
Конструкционные материалы.
Композиты.
Фуллерены.
Школа № 81

3.

В
природе
кристаллы
встречаются очень
часто и нам они
доставляют радость
своей красотой. С
детства
мы
рассматриваем
красивые снежинки,
форма
которых
индивидуальна.
Школа № 81

4. Можно постоянно удивляться фантазиям природы, разглядывая и крупные кристаллы.

Школа № 81

5. Гигантские кристаллы.

В апреле 2000 года, при
разработке нового штрека
шахты, где добывают
серебряную и свинцовую
руду,
мексиканские
горняки натолкнулись на
подземную
полость
размерами 9 на 18 метров,
забитую
огромными
кристаллами. Условия в
обеих пещерах таковы,
что
проникший
туда
человек
долго
не
выдержит.

6.

Температура
держится
около 65 градусов Цельсия
при
стопроцентной
влажности, как в парилке.
Кристаллы диаметром до
120 сантиметров и длиной
до 15 метров (размеры
большой
сосны!)
представляют
собой
волокнистую
разновидность гипса - так
называемый селенит. Как
долго они росли до таких
размеров? По мнению
специалистов, от 30 до 100
лет.
Школа № 81

7. А от изделий из кристаллов просто невозможно оторвать взгляд.

Школа № 81

8. Кристаллы есть и в организме человека.

Отолиты
–
это
кристаллы, находящиеся
во
внутреннем
ухе
человека. Они являются
частью
вестибулярной
системы, определяющей
направление и действие
силы тяжести.
Школа № 81

9. Среди кристаллов выделяют поликристаллы ( к ним относятся металлы и минералы горных пород) и ...

Школа № 81

10. … и монокристаллы (одиночные).

11. Типы кристаллов.

Школа № 81

12. Симметрия кристаллов.

Внешняя красота кристаллов объясняется
внутренней симметрией в расположении частиц.
В природе может существовать только 230
различных кристаллических решёток
Школа № 81

13.

Федоров Евграф Степанович (1853
— 1919) — русский минералог и
кристаллограф. В научном труде
«Симметрия
правильных
систем
фигур» (1890 г.) впервые вывел 230
пространственных групп симметрии
кристаллов (т.е. установил, что в
природе может существовать только
230
различных
кристаллических
решеток). Он является основоположником кристаллохимии — науки,
занимающейся
определением
химического состава кристаллов путем
исследования
формы
граней
и
измерения углов между ними.
Школа № 81

14. Некоторые типы кристаллических решёток.

1.
2.
3.
4.
Школа № 81
Простая кубическая
(поваренная соль,
полоний)
Кубически
центрированная
(железо, натрий)
Гранецентрированная
(серебро, золото,
никель, медь,
алюминий)
Гексагональная (цинк)

15. Так выглядят структуры разных кристаллов.

16. Главное свойство кристаллов – анизотропия.

Физические
свойства
кристаллов неодинаковы в
различных направлениях , но
совпадают в параллельных
направлениях. Это свойство
кристаллов
называется
анизотропностью.
Объясняется это тем, что
плотность
расположения
частиц
кристаллической
решётки
по
разным
направлениям не одинакова.

17. Жидкие кристаллы.

В 1889г. австрийским
ботаником Ф. Рейницером
и немецким физиком
О.Леманом
открыты
органические вещества,
которые
обладают
свойствами жидкости –
текучестью, но сохраняют
упорядоченность
в
расположении молекул и
анизотропию
свойств,
характерную
для
монокристаллов.
Эти
вещества
назвали
жидкими кристаллами.

18.

Школа № 81

19. Структура жидких кристаллов.

В ЖК
присутствует
порядок в ориентации
молекул.
Так,
например,
все
длинные оси молекул
ориентированы
одинаково.
В
зависимости от вида
упорядочения
осей
молекул ЖК делят на
3 вида: смектические
(вверху),
нематические (внизу)
и холестерические.

20. Применение ЖК.

Используют ЖК для создания малогабаритных
дисплеев
часов,
фотоаппаратов,
микрокалькуляторов,
сотовых
телефонов,
информационных стендов, экранов телевизоров и
мониторов. При этом выгода использования ЖК
очевидна.
Школа № 81

21. Принцип работы ЖК дисплея.

Под внешним воздействием, например, электрического
поля тонкие слои жидкости приобретают анизотропные
свойства. Помещая такую жидкость в зазор толщиной 0,10,01мм между 2 стёклами, на которых нанесены бороздки
в одном направлении, добиваются того, что все молекулы
располагаются вдоль бороздок. Такая пластинка хорошо
пропускает падающий на неё свет..
Школа № 81

22.

Если к пластинке подать на её отдельные участки
электрическое поле, то ориентация молекул
изменится и изменится способность пропускать
свет. Это используют в часах и т. д
Школа № 81

23. Применение ЖК.

Внешнее воздействие
Область применения
Температура
Индикаторы температуры, тепловая
запись лучом лазера, визуализация
излучения и голография,
декоративные и ювелирные
изделия.
Давление и другие
механические воздействия
Визуализация звуковых излучений,
датчики давления, неразрушающий
контроль качества изделий.
Химические примеси
Анализ газовых смесей,
криминалистика
Электромагнитное поле
Электрооптические экраны,
неразрушающий контроль качества
электроцепей, электрофотография,
фотохимическая запись
изображения.

24. Конструкционные материалы.

Под этим названием
понимают материалы ,
предназначенные
для
изготовления различных
конструкций, деталей и
механизмов.
Из
конструкционных
материалов
самые
распространённые сталь
и чугун, а также медь,
алюминий
и
другие
металлы.
Школа № 81

25. Прокатный стан для обработки стали.

26. Применение металлов.

Школа № 81

27.

Школа № 81

28. Композиты.

Эти материалы состоят из матрицы и
наполнителей. В качестве матрицы
применяются
полимерные,
металлические,
углеродные
и
керамические материалы. Наполнители
состоят из нитевидных кристаллов,
волокон или проволоки. К ним относят
железобетон,
железографит,
стеклопластик и т.д..
Школа № 81

29.

Школа № 81

30.

Школа № 81
Углепластик и углеволокно.

31. Применение композитов.

Создание лопастей различных машин, в
космических аппаратах,
Школа № 81

32. Бамперы и шины у автомобиля, детали и антикоррозийное покрытие судов,

Школа № 81

33. Конструкции и детали ( окна, покрытия ) зданий и т.д.

Школа № 81

34. Фуллерены.

Школа № 81
Многие вещества, имеющие
одинаковый
химический
состав, отличаются друг от
друга
по
физическим
свойствам из-за различия
структуры
их
кристаллических
решёток.
Это
называется
полиморфизм.
Алмаз,
графит и фуллерен – это 3
разновидности
углерода,
имеющие
разную
кристаллическую структуру.

35. Строение фуллеренов.

На рисунке показано строение фуллеренов с числом
атомов 60, 70, 72. Эти молекулы составлены всегда
из чётного числа атомов углерода, объединённых в
5- и 6-угольники с общими рёбрами. Названы так по
фамилии архитектора Ричарда Фуллера, который
построил в 1967г. на выставке в Монреале павильон
США в виде сочленённых 5- и 6-угольников.
Школа № 81

36.

Школа № 81

37.

Школа № 81

38. Фуллерит.

Слева – фуллериты оставляют следы даже
на алмазах.
Справа – кристаллы фуллерита.
Стоимость 1г фуллерена – 500 долларов.
Школа № 81