Металлические стёкла

Внимание материаловедов давно привлекают так называемые аморфные металлы, или металлические стёкла. В этих соединениях, состоящих из металлических элементов

–

например, циркония, титана, меди, никеля

–

отсутствует какая-либо упорядоченная кристаллическая структура.

Каким образом можно металлический расплав заставить перейти в твёрдое, но не кристаллическое, а аморфное состояние, то есть получить металлическое стекло? Для этого надо расплав заставить затвердеть настолько быстро, чтобы атомы вещества остались «замороженными» в тех положениях, которые они занимали, будучи в жидком состоянии, и не успели перестроиться в кристаллическую решётку. Использование специальных методов позволяет достигать скорости охлаждения более 10⁶ град/с и получать металл в стеклообразном аморфном состоянии. Следствием такой аморфной структуры являются необычные магнитные, механические, электрические свойства и коррозионная стойкость аморфных металлических сплавов.

Одним из промышленных способов получения аморфных металлических лент является охлаждение (закалка) тонкой струи жидкого металла на внешней поверхности охлаждаемого вращающегося барабана (рисунок 1) или прокатка расплава между холодными вращающимися валками. Различие состоит том, что при закалке на барабане расплав быстрее охлаждается со стороны, прилегающей к барабану. Метод прокатки расплава позволяет получить хорошее качество обеих поверхностей ленты.

Конец формы

Рисунок 1. Схема установки для получения аморфной металлической ленты Аморфные сплавы находятся в неравновесном состоянии: при нагреве в них может проходить кристаллизация. Поэтому для стабильной работы изделий из аморфных сплавов необходимо, чтобы их рабочая температура не превышала некоторой заданной для каждого сплава максимальной температуры.

На рисунке представлены графики зависимости температуры от времени для расплава, подаваемого на вращающийся барабан. Образованию ленты в аморфном состоянии соответствует(-ют)

	1)	только график 1
	2)	только график 2

3)	только график 3
	4)	графики 1 и 2

8D5066

Аморфные и кристаллические тела По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твёрдые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические тела. Твёрдые тела, в которых атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, называются кристаллами (см. рис. 1а). Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в различных направлениях (это свойство кристаллов называется анизотропностью), но совпадают в параллельных направлениях. Анизотропия механических, тепловых, электрических и оптических свойств кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям.

(а)	(б)

Рис.1

Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления. Молекулы и атомы в изотропных твёрдых телах располагаются хаотично (см. рис. 1б). По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям. Примерами аморфных тел могут служить стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. У аморфных тел нет определенной температу

1)	межатомные расстояния неодинаковы по различным направлениям
	2)	межатомные расстояния в среднем одинаковы по различным направлениям
	3)	межатомное взаимодействие больше межатомного взаимодействия в кристаллах
	4)	межатомное взаимодействие меньше межатомного взаимодействия в кристаллах

8DE228

Ударная часть молота массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на стальную деталь массой 200 кг. На сколько градусов нагрелась деталь, если молот сделал 32 удара? На нагревание расходуется 25% энергии молота.

8DEE4B

Какое количество теплоты выделяется при превращении 500 г воды, взятой при 20°С, в лёд при температуре 0°С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

	1)	4200 кДж
	2)	207000 Дж
	3)	165000 Дж
	4)	42000 Дж

Начало формы

После того как пар, имеющий температуру 120°С, впустили в воду при комнатной температуре, внутренняя энергия

	1)	и пара, и воды уменьшилась
	2)	и пара, и воды увеличилась
	3)	пара уменьшилась, а воды увеличилась
	4)	пара увеличилась, а воды уменьшилась

Конец формы

8EB965

Начало формы

Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями, анализируя следующую ситуацию: «Газ нагревают в закрытом сосуде». Как при этом изменяются давление газа, его плотность и внутренняя энергия? Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

А)	давление
Б)	плотность
В)	внутренняя энергия

1)	увеличивается
2)	уменьшается
3)	не изменяется

Конец формы

Начало формы

Как изменяется плотность атмосферы с увеличением высоты? Ответ поясните.

Конец формы

91C49F

Начало формы

Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикреплённой к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для трёх случаев, когда длина нити равна соответственно 1 м, 0,5 м и 0,25 м. В бланке ответов: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки; 2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трёх длин нити маятника в виде таблицы; 3) вычислите период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу; 4) сформулируйте вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.

Конец формы

984CE8

Начало формы

Два одинаковых по размеру бруска лежат на дне аквариума, который заполняют водой. Один брусок металлический и с ровной нижней гранью, другой

–

кирпичный и пористый. Одинаковы ли значения выталкивающих сил, действующих на бруски? Объясните, почему.

Конец формы

Одинакова ли величина выталкивающей силы, действующей на кусок дерева объёмом 100 см³ и на кусок железа такого же объёма при их полном погружении в воду? Рассмотреть случай, когда ни железо, ни дерево не опущены на дно.

A43043

Опыт Штерна Существуют разнообразные способы определения скоростей движения молекул. Одним из наиболее простых является способ, осуществленный в 1920 г. в опыте Штерна. Устройство прибора Штерна схематично представлено на рис. 1.  

Начало формы

Рисунок 1. Схема опыта Штерна Прибор состоял из двух расположенных вертикально цилиндров радиусов r и R, пространство внутри которых непрерывно откачивалось до очень низкого давления. По общей оси 1 цилиндров располагалась платиновая нить, покрытая тонким слоем серебра. При пропускании по платиновой нити электрического тока она нагревалась до высокой температуры. Серебро начинало испаряться, и его атомы летели к внутренней поверхности цилиндра прямолинейно и равномерно со скоростью V, отвечающей температуре платиновой нити. Щель 2 в стенке малого цилиндра выделяла узкий пучок молекул. Стенки цилиндра R специально охлаждались, чтобы попадающие на неё молекулы «прилипали» к ней, образуя налёт серебра в виде узкой вертикальной полоски М. Затем весь прибор приводился в быстрое вращение с угловой скоростью ω, и тогда налёт серебра получался вдоль образующей N. Длина S дуги МNравна пути, проходимому точками большого цилиндра за время t полёта молекулы от щели до стенки большого цилиндра. Если обозначить через u скорость движения точек большого цилиндра, то получим уравнение, из которого можно определить скорость движения молекул V:

R

−

r

V

=

S

u

Скорость поступательного движения молекул, измеряемая в опыте Штерна, зависит от

	1)	температуры платиновой нити
	2)	скорости вращения цилиндров
	3)	радиуса малого цилиндра
	4)	радиуса большого цилиндра

Конец формы

A98A54

Начало формы

Медную и алюминиевую ложки одинаковой массы, имеющие комнатную температуру, опустили в кипяток. Равное ли количество теплоты они получат от воды? Почему?

Конец формы

Начало формы

Ученик исследовал зависимость удлинения упругой пружины от приложенной к ней силы, используя для этого стограммовые гирьки, и получил следующие данные.  

m, г
Δl, см

Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:

А. Закон Гука для данной пружины справедлив для первых трёх измерений.

Б. Закон Гука для данной пружины справедлив для последних трёх измерений.

Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?

	1)	только А
	2)	только Б
	3)	и А, и Б
	4)	ни А, ни Б

Конец формы

ACB466

Начало формы

Что произойдет с атмосферой Земли, если температура атмосферы резко уменьшится?

Конец формы

Какое количество теплоты выделяется при превращении 500 г воды, взятой при 0°С, в лёд при температуре

–

10°С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

	1)	10500 кДж
	2)	175500 Дж
	3)	165000 Дж
	4)	10500 Дж

B0B0F5

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, один груз, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки. В бланке ответов: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки; 2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения; 3) укажите результаты измерений веса каретки с грузом и силы трения скольжения при движении каретки с грузом по поверхности рейки; 4) запишите числовое значение коэффициента трения скольжения.

еобходимо экспериментально проверить, зависит ли выталкивающая сила от объёма погружаемого в воду тела. Какую из указанных пар тел можно использовать для такой проверки?

	1)	А и Г
	2)	А и В
	3)	А и Б
	4)	В и Г

На рисунке представлен график зависимости температуры некоторого вещества от полученного количества теплоты. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

	1)	Удельная теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии больше удельной теплоёмкости вещества в жидком состоянии.
	2)	Температура плавления вещества равна t 2.
	3)	В точке В вещество находится в жидком состоянии.

4)	В процессе перехода из состояния Б в состояние В внутренняя энергия вещества увеличивается.
	5)	Участок графика БВ соответствует процессу кипения вещества.

BC8DFF

Какое количество бензина израсходовал двигатель автомобиля, прошедшего путь 300 км со средней скоростью 100

км

ч

, если механическая мощность двигателя равна 46 кВт? КПД двигателя равен 36%.

BDBF16

Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре

–

10°С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

	1)	10500 кДж
	2)	175500 Дж
	3)	165000 Дж
	4)	10500 Дж

Что нагревается быстрее солнечными лучами: вода в открытом водоёме или суша? Почему?

C4563B

При нагревании и плавлении кристаллического вещества массой 100 г измеряли температуру вещества и количество теплоты, сообщённое веществу. Данные измерений представили в виде таблицы. Считая, что потерями энергии можно пренебречь, определите удельную теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии.  

Q, кДж		2,4	4,8	7,2	9,6		14,4
t, °С

1)

Дж

кг

·

°С

2)

Дж

кг

·

°С

3)

Дж

кг

·

°С

4)

Дж

кг

·

°С

дсорбция Твёрдое тело, находящееся в газе, всегда покрыто слоем молекул газа, некоторое время удерживающихся на нём молекулярными силами. Это явление называется адсорбция. Количество адсорбированного газа зависит от площади поверхности, на которой могут адсорбироваться молекулы. Адсорбирующая поверхность особенно велика у пористых веществ, пронизанных множеством мелких каналов. Количество адсорбированного газа зависит также от природы газа и от химического состава твёрдого тела. Одним из примеров веществ-адсорбентов является активированный уголь, то есть уголь, освобождённый от смолистых примесей прокаливанием. В промышленности хороший активированный уголь получают из ореховой скорлупы (кокосовой), из косточек некоторых плодовых культур. Классическим примером использования адсорбирующих свойств активированного угля является противогаз. Фильтры, содержащие активированный уголь, применяются во многих современных устройствах для очистки питьевой воды. Активированный уголь применяется в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. В медицине процесс выведения из организма чужеродных веществ, попадающих в него из окружающей среды или образовавшихся в самом организме токсических продуктов обмена, называется энтеросорбция. Лекарственные средства, поглощающие и выводящие из желудочно-кишечного тракта вредные, токсичные для организма вещества, называют энтеросорбентами. Эффективность энтеросорбентов зависит от площади их активной поверхности. При заданной массе энтеросорбента площадь активной поверхности обратно пропорциональна размеру его частиц: чем меньше размеры частиц, тем больше суммарная площадь их активной поверхности.

Количество адсорбированного газа зависит

	1)	только от природы газа
	2)	только от свойств твёрдого тела
	3)	от природы газа и химического состава твёрдого тела
	4)	от природы газа, химического состава твёрдого тела и площади адсорбирующей поверхности

Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, КПД нагревателя равен 45%. Чему равно напряжение в электрической сети?

Дата добавления: 2015-07-12