STRUKTURA PEVNCH LTEK Mgr Kamil Kuera Gymnzium a

STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK Mgr. Kamil Kučera

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy ANOTACE 1. Kód EVM: 2. Číslo projektu: CZ. 1. 07/1. 1. 28/01. 0050 3. Vytvořeno: listopad 2014 4. Ročník: 2. ročník – čtyřleté gymnázium, 6. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), 5. K_INOVACE_1. FY. 45 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Struktura a vlastnosti pevných látek Anotace: Prezentace slouží k zopakování struktury a vlastností pevných látek. Materiál popisuje vlastnosti pevných látek, rozebírá strukturu krystalických látek, zabývá se pružnou deformací, teplotní roztažností a její důsledky v praxi. Učivo je ověřeno závěrečným testem. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule. Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Vlastnosti pevných látek • částice konají kmitavý pohyb (tepelný pohyb) kolem neměnných rovnovážných poloh • částice jsou blízko sebe a působí na sebe silné přitažlivé síly • mají stálý tvar i objem • částice jsou uspořádány většinou pravidelně [1] • celková vnitřní potenciální energie soustavy částic je větší než celková vnitřní kinetická energie • dělení podle uspořádání částic: Ø krystalické látky Ø amorfní (beztvaré) látky [2]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Amorfní látky amorfní (beztvaré) látky • postrádají pravidelné uspořádání částic [5] • pravidelné uspořádání pouze na krátkou vzdálenost • např. sklo, pryskyřice, jantar, vosk, asfalt, polymery, masti, gely • typická vlastnost izotropie - fyzikální vlastnosti jsou ve všech směrech stejné [4] [3] [6]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Krystalické látky krystalické látky • částice vytvářejí pravidelnou krystalovou mřížku (jejich difrakční diagram je bodový) • rozlišujeme: Ø monokrystaly § pravidelné uspořádání částic, které se periodicky opakuje § např. kamenná sůl, křemen, diamant, slída § typická vlastnost - anizotropie [8] Ø polykrystaly § vyskytují se v drobných krystalech = zrnech, jejich vzájemná poloha je však nahodilá § např. železo, hliník, měď, zlato § typická vlastnost - izotropie [9] [7]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Krystalová mřížka krystalová mřížka - struktura, kterou vytvářejí pravidelně uspořádané částice krystalické látky (základní buňka) [10] ideální krystalovou mřížku získáme, jestliže základní buňku opakovaně posouváme podél prodloužených hran nejjednodušší - kubická krystalová mřížka (tvar krychle) druhy krystalových mřížek: § prostá - Po § plošně centrovaná - Al. Ni, Cu, Ag, Au, Pb, Feγ § prostorově orientovaná - Li, Na, k, Cr, W, Feα mřížkový parametr a - délka hrany základní buňky (~nm) [11] a Mnoho krystalických látek má složitější krystalovou mřížku, např. křemík. [12]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Poruchy krystalové mřížky v reálných krystalech nastávají poruchy krystalové mřížky rozlišujeme poruchy: • bodové § vakance - neobsazená poloha částice v krystalické mřížce § intersticiální částice - částice mimo pravidelný bod krystalové mřížky § příměs - cizí částice, které se vyskytují v krystalu • [14] čárové - dislokace - pravidelné uspořádání částic porušeno podél určité čáry [13] [15]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Typy krystalů podle vazeb mezi částicemi krystalické látky působí vazebné síly • vazba iontová - iontové krystaly - krystaly alkalických halogenidů (Na. Cl, KBr) oxidy alkalických zemin (např. Ca. O) tvrdé, vysoká t t, velmi křehké el. izolant za běžných teplot, pohlcují IČ • vazba kovalentní - kovalentní krystaly (Si, Ge, Sn, diamant) obrovský makrokrystal, pevná vazba, tvrdé, vysoká t t, nerozpustné v rozpouštědlech • vazba kovová - krystaly s kovovou vazbou (Fe, Al, Cu, Ag, Au) malá pevnost vazby, dobrá kujnost a tažnost vazby, neprůhledné, dobrý tepelný i elektrický vodič • vazba vodíková - krystaly s vodíkovou vazbou (můstkem) (voda, nukleové kyseliny) • vazba van der Waalsova - molekulové krystaly (Ne, Ar, Kr, Xe, F, O, H) stabilní za nízkých teplot, nízká t t

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Hookův zákon platí pro pružnou deformaci tahem i tlakem Hookův zákon: Při pružné deformaci tahem (tlakem) je relativní prodloužení (zkrácení) přímo úměrné normálovému napětí. E - modul pružnosti v tahu (tlaku) - důležitá charakteristika materiálu l 1 Δl l Hookův zákon má velký význam v technice a stavebnictví [16]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Teplotní roztažnost pevných látek teplotní roztažnost - fyzikální jev spočívající ve změně rozměru tělesa při změně teploty 1. délková teplotní roztažnost - tyče, dráty prodloužení tyče je přímo úměrné délce tyče a přírůstku teplot y 2. objemová teplotní roztažnost změna objemu tělesa je přímo úměrná původnímu objemu tělesa a přírůstku teploty

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Teplotní roztažnost pevných látek v praxi teplotní roztažnost se v praxi uplatňuje v mnoha případech: • prověšení kovových lan a drátů [17] • mostní konstrukce se neupevňují napevno [19] • kolejnice se nesvařují • u teplovodů se vkládají dilatační kolena [20] • délková a objemová měřidla jsou cejchována na určitou teplotu • závaží se vyrábějí z kovů o malém teplotním součiniteli • skleněné a varné nádoby se vyrábějí z křemenného skla [18]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Trocha opakování 1. Popište amorfní látky. 2. Proč kyvadlové hodiny na chalupě musíme během roku seřizovat? 3. Porovnejte monokrystalické a polykrystalické látky. 4. Uveďte některé důsledky teplotní roztažnosti v praxi. 5. Proč sníh v mrazivém počasí skřípe při chůzi? 6. Ocelová kulička se dobře odrazí od kamene, hůř však od asfaltu. Vysvětlete.

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zdroje a použitá literatura [1] KANEIDER, Daniel. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Teilchenmodell_Feststoff. svg? uselang=cs [2] TILLE, Andreas. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Ice. Block. Near. Joekullsarlon 3. jpg [3] OIMEL. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Bleikristall_nachtmann_karaffen. jpg [4] NEZNÁMÝ. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Amber. pendants. 800 pix. 050203. jpg [5] GEISLER, Martin. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Candle-calendar. jpg [6] USAID. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Kabul-Kandahar_Highway_in_2003. jpg [7] SARTO, Mario. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Brillanten. jpg [8] DESCOUENS, Didier. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Selpologne. jpg [9] PHGCOM. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Toi_250 kg_gold_bar. jpg [10] PAJS. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Elementarni_bunka_prosta. svg [11] PAJS. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Elementarni_bunka_centrovana_plosne. svg [12] PAJS. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Elementarni_bunka_centrovana_prostorove. svg [13] DOOMGIVER. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Mechanizm_wakancyjny_(Vacancy_mechanism). svg? uselang=cs [14]SIAMRUT. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Interstitial_solute. svg [15]SIAMRUT. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Substitutional_solute. svg [16] GREER, Rita. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: 13_Portrait_of_Robert_Hooke. JPG [17] ALIAS 0591. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: High_voltage_!_(7263488672). jpg [18] ŠJŮ. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Kralupy_nad_Vltavou, _teplovod. jpg? uselang=cs [19] AKTRON. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Praha, _Sm%C 3%ADchov, _And%C 4%9 Bl, _rekonstrukce_trati_v_N%C 3%A 1 dra%C 5%BEn%C 3%AD_ulici, _spojen%C 3%AD_kolejnic. JPG? uselang=cs [20] SANDPIPER. wikipedia. cz [online]. [cit. 14. 11. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Frederick_bridge_deck_looking_west. JPG? uselang=cs SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN 80 -04 -22435 -0 NAHODIL, Josef. Fyzika v běžném životě. Praha: Prometheus, s. r. o. , 1996, ISBN 80 -7196 -005 -5.