La plupart des substances présentes dans le climat tempéré de la Terre sont à l'état solide. Les solides conservent non seulement leur forme, mais aussi leur volume.
En fonction de la nature de la disposition relative des particules, les solides sont divisés en trois types : cristallins, amorphes et composites.
Corps amorphes. Des exemples de corps amorphes comprennent le verre, diverses résines durcies (ambre), les plastiques, etc. Si un corps amorphe est chauffé, il se ramollit progressivement et la transition vers un état liquide prend une plage de température importante.
La similitude avec les liquides s'explique par le fait que les atomes et les molécules des corps amorphes, comme les molécules liquides, ont une durée de « vie réglée ». Il n'y a pas de point de fusion spécifique, les corps amorphes peuvent donc être considérés comme des liquides surfondus à très haute viscosité. L'absence d'ordre à longue distance dans la disposition des atomes des corps amorphes conduit au fait qu'une substance à l'état amorphe a une densité plus faible qu'à l'état cristallin.
Le désordre dans la disposition des atomes des corps amorphes conduit au fait que la distance moyenne entre les atomes dans différentes directions est la même, ils sont donc isotropes, c'est-à-dire toutes les propriétés physiques (mécaniques, optiques, etc.) ne dépendent pas de la direction d’influence extérieure. Un signe d’un corps amorphe est la forme irrégulière de la surface lorsqu’elle est fracturée. Les corps amorphes, après une longue période de temps, changent encore de forme sous l'influence de la gravité. Cela les fait ressembler à des liquides. À mesure que la température augmente, ce changement de forme se produit plus rapidement. L'état amorphe est instable ; une transition de l'état amorphe à l'état cristallin se produit. (Le verre devient trouble.)
Corps cristallins. S’il existe une périodicité dans la disposition des atomes (ordre à longue distance), le solide est cristallin.
Si vous examinez les grains de sel avec une loupe ou un microscope, vous remarquerez qu'ils sont limités par des bords plats. La présence de telles faces est le signe d’un état cristallin.
Un corps constitué d’un seul cristal est appelé un monocristal. La plupart des corps cristallins sont constitués de nombreux petits cristaux situés au hasard et qui ont grandi ensemble. De tels corps sont appelés polycristaux. Un morceau de sucre est un corps polycristallin. Les cristaux de différentes substances ont des formes différentes. Les tailles des cristaux sont également variées. La taille des cristaux polycristallins peut changer avec le temps. Les petits cristaux de fer se transforment en gros, ce processus est accéléré par les impacts et les chocs, il se produit dans les ponts en acier, les rails de chemin de fer, etc., ce qui entraîne une diminution de la résistance de la structure avec le temps.
De très nombreux corps de même composition chimique à l'état cristallin, selon les conditions, peuvent exister sous deux ou plusieurs variétés. Cette propriété est appelée polymorphisme. La glace a jusqu'à dix modifications connues. Polymorphisme du carbone - graphite et diamant.
Une propriété essentielle d'un monocristal est l'anisotropie - la dissemblance de ses propriétés (électriques, mécaniques, etc.) dans différentes directions.
Les corps polycristallins sont isotropes, c'est-à-dire qu'ils présentent les mêmes propriétés dans toutes les directions. Ceci s'explique par le fait que les cristaux qui composent le corps polycristallin sont orientés de manière aléatoire les uns par rapport aux autres. En conséquence, aucune des directions n’est différente des autres.
Des matériaux composites ont été créés dont les propriétés mécaniques sont supérieures aux matériaux naturels. Matériaux composites (composites) se composent d'une matrice et de charges. Des matériaux polymères, métalliques, carbonés ou céramiques sont utilisés comme matrice. Les charges peuvent être constituées de moustaches, de fibres ou de fils. Les matériaux composites comprennent notamment le béton armé et la ferrographite.
Le béton armé est l'un des principaux types de matériaux de construction. C'est une combinaison de béton et d'armature en acier.
Le fer-graphite est un matériau céramo-métallique composé de fer (95 à 98 %) et de graphite (2 à 5 %). Des roulements et des bagues pour divers composants et mécanismes de machines en sont fabriqués.
La fibre de verre est également un matériau composite, qui est un mélange de fibres de verre et de résine durcie.
Les os humains et animaux sont un matériau composite constitué de deux composants complètement différents : le collagène et la matière minérale.
Les solides amorphes, dans nombre de leurs propriétés et principalement dans leur microstructure, doivent être considérés comme des liquides fortement surfondus avec un coefficient de viscosité très élevé. La structure de tels corps n'est caractérisée que par un ordre à courte portée dans la disposition des particules. Certaines de ces substances ne sont pas du tout capables de cristalliser : cire, cire à cacheter, résines. D'autres, sous un certain régime de refroidissement, forment des structures cristallines, mais dans le cas d'un refroidissement rapide, une augmentation de la viscosité empêche l'ordre dans la disposition des particules. La substance durcit avant le processus de cristallisation. De tels corps sont appelés vitreux : verre, glace. Le processus de cristallisation dans une telle substance peut également se produire après solidification (trouble du verre). Les substances amorphes comprennent également les substances organiques solides : caoutchouc, bois, cuir, plastiques, laine, fibres de coton et de soie. Le processus de transition de ces substances de la phase liquide à la phase solide est présenté sur la Fig. – courbe I.
Les corps amorphes n'ont pas de température de solidification (fusion). Sur le graphique T = f(t) il y a un point d'inflexion, appelé température de ramollissement. Une diminution de la température entraîne une augmentation progressive de la viscosité. Cette nature du passage à l'état solide provoque l'absence de chaleur spécifique de fusion dans les substances amorphes. La transition inverse, lorsque de la chaleur est fournie, un ramollissement en douceur se produit jusqu'à l'état liquide.
SOLIDES CRISTALLINS.
Un trait caractéristique de la microstructure des cristaux est la périodicité spatiale de leurs champs électriques internes et la répétabilité de la disposition des particules cristallographiques - atomes, ions et molécules (ordre à longue portée). Les particules alternent dans un certain ordre le long de lignes droites, appelées lignes nodales. Dans toute section plate d'un cristal, deux systèmes d'intersection de telles lignes forment un ensemble de parallélogrammes complètement identiques qui couvrent étroitement, sans espaces, le plan de section. Dans l’espace, l’intersection de trois systèmes non coplanaires de telles lignes forme une grille spatiale qui divise le cristal en un ensemble de parallélépipèdes complètement identiques. Les points d’intersection des lignes formant le réseau cristallin sont appelés nœuds. Les distances entre les nœuds dans une certaine direction sont appelées traductions ou périodes de réseau. Un parallélépipède construit sur trois traductions non coplanaires est appelé cellule unitaire ou parallélépipède à répétabilité de réseau. La propriété géométrique la plus importante des réseaux cristallins est la symétrie dans la disposition des particules par rapport à certaines directions et plans. Pour cette raison, bien qu’il existe plusieurs façons de sélectionner une cellule unitaire pour une structure cristalline donnée, elle est choisie de manière à correspondre à la symétrie du réseau.
Les solides cristallins peuvent être divisés en deux groupes : les monocristaux et les polycristaux. Pour les monocristaux, un réseau monocristallin est observé dans tout le corps. Et bien que la forme externe des monocristaux du même type puisse être différente, les angles entre les faces correspondantes seront toujours les mêmes. Une caractéristique des monocristaux est l’anisotropie des propriétés mécaniques, thermiques, électriques, optiques et autres.
Les monocristaux se trouvent souvent à l’état naturel dans la nature. Par exemple, la plupart des minéraux sont des cristaux, des émeraudes et des rubis. Actuellement, à des fins de production, de nombreux monocristaux sont cultivés artificiellement à partir de solutions et de matières fondues - rubis, germanium, silicium, arséniure de gallium.
Le même élément chimique peut former plusieurs structures cristallines dont la géométrie diffère. Ce phénomène est appelé polymorphisme. Par exemple, carbone - graphite et diamant ; glace cinq modifications, etc.
En règle générale, un facettage externe correct et une anisotropie des propriétés n'apparaissent pas pour les corps cristallins. En effet, les solides cristallins sont généralement constitués de nombreux petits cristaux orientés de manière aléatoire. Ces solides sont appelés polycristallins. Cela est dû au mécanisme de cristallisation : lorsque les conditions nécessaires à ce processus sont réunies, des centres de cristallisation apparaissent simultanément à de nombreux endroits dans la phase initiale. Les cristaux naissants sont localisés et orientés les uns par rapport aux autres de manière totalement aléatoire. Pour cette raison, à la fin du processus, on obtient un solide sous la forme d'un conglomérat de petits cristaux fondus - les cristallites.
D'un point de vue énergétique, la différence entre les solides cristallins et amorphes est clairement visible dans le processus de solidification et de fusion. Les corps cristallins ont un point de fusion - la température à laquelle une substance existe de manière stable en deux phases - solide et liquide (Fig. courbe 2). La transition d’une molécule solide dans un liquide signifie qu’elle acquiert trois degrés supplémentaires de liberté de mouvement de translation. Que. unité de masse d'une substance à T pl. en phase liquide a une énergie interne plus grande que la même masse en phase solide. De plus, la distance entre les particules change. Par conséquent, en général, la quantité de chaleur nécessaire pour convertir une unité de masse d’une substance cristalline en liquide sera :
λ = (U f -U cr) + P (V f -V cr),
où λ est la chaleur spécifique de fusion (cristallisation), (U l -U cr) est la différence entre les énergies internes des phases liquide et cristalline, P est la pression externe, (V l -V cr) est la différence de volumes spécifiques. D'après l'équation de Clapeyron-Clausius, la température de fusion dépend de la pression :
On voit que si (V f -V cr)> 0, alors 
> 0, c'est-à-dire À mesure que la pression augmente, le point de fusion augmente. Si le volume d'une substance diminue pendant la fusion (V f -V cr)<
0 (вода, висмут), то рост давления приводит
к понижению Т пл.
Les corps amorphes n'ont pas de chaleur de fusion. Le chauffage entraîne une augmentation progressive de la vitesse de mouvement thermique et une diminution de la viscosité. Il existe un point d'inflexion sur le graphique du processus (Fig.), classiquement appelé température de ramollissement.
PROPRIÉTÉS THERMIQUES DES SOLIDES
Le mouvement thermique dans les cristaux dû à une forte interaction n'est limité que par les vibrations des particules proches des nœuds du réseau cristallin. L'amplitude de ces oscillations n'atteint généralement pas 10 à 11 m, c'est-à-dire ne représente que 5 à 7 % de la période du réseau dans la direction correspondante. La nature de ces oscillations est très complexe, puisqu'elle est déterminée par les forces d'interaction de la particule oscillante avec tous ses voisins.
Une augmentation de la température signifie une augmentation de l’énergie de mouvement des particules. Ceci, à son tour, signifie une augmentation de l’amplitude des vibrations des particules et explique l’expansion des solides cristallins lorsqu’ils sont chauffés.
je t = je 0 (1 + à 0),
Où je t et je 0 – dimensions linéaires du corps à des températures t 0 et 0 0 C, α – coefficient de dilatation linéaire. Pour les solides, α est de l’ordre de 10 -5 – 10 -6 K -1. À la suite d'une expansion linéaire, le volume du corps augmente :
V t = V 0 (1 + βt 0),
ici β est le coefficient de dilatation volumétrique. β = 3α dans le cas d'une expansion isotrope. Les corps monocristallins, étant anisotropes, ont trois valeurs différentes de α.
Chaque particule qui vibre possède trois degrés de liberté de mouvement oscillatoire. Considérant qu'en plus de l'énergie cinétique, les particules ont également de l'énergie potentielle, l'énergie ε = kT doit être attribuée à un degré de liberté des particules de corps solides. Maintenant pour l’énergie interne de la taupe nous aurons :
U μ = 3N A kT = 3RT,
et pour la capacité thermique molaire :
Ceux. La capacité thermique molaire des corps cristallins chimiquement simples est la même et ne dépend pas de la température. C'est la loi Dulong-Petit.
Comme l'expérience l'a montré, cette loi est assez bien satisfaite, à partir de la température ambiante. Les explications des écarts par rapport à la loi de Dulong-Petit à basse température ont été données par Einstein et Debye dans la théorie quantique de la capacité thermique. Il a été démontré que l’énergie par degré de liberté n’est pas une valeur constante, mais dépend de la température et de la fréquence d’oscillation.
De vrais cristaux. DÉFAUTS DES CRISTAUX
Les vrais cristaux présentent un certain nombre de violations de la structure idéale, appelées défauts cristallins :
a) défauts ponctuels –
Défauts Schottky (unités inoccupées par des particules) ;
Défauts de Frenkel (déplacement des particules des nœuds vers les entre-nœuds) ;
impuretés (atomes étrangers introduits);
b) linéaire - dislocations de bord et de vis. C'est local irrégulièrement
style dans l'arrangement des particules
en raison du caractère incomplet des plans atomiques individuels
ou en raison d'irrégularités dans la séquence de leur développement ;
c) planaire – limites entre cristallites, rangées de dislocations linéaires.
Il ne faut pas oublier que tous les corps qui existent sur la planète Terre n'ont pas une structure cristalline. Les exceptions à la règle sont appelées « corps amorphes ». Comment sont-ils différents? Sur la base de la traduction de ce terme - amorphe - on peut supposer que ces substances diffèrent des autres par leur forme ou leur apparence. Nous parlons de l'absence de ce qu'on appelle le réseau cristallin. Le processus de division qui produit les arêtes ne se produit pas. Les corps amorphes se distinguent également par le fait qu'ils ne dépendent pas de l'environnement et que leurs propriétés sont constantes. Ces substances sont appelées isotropes.
Une brève description des corps amorphes
D'un cours de physique à l'école, vous vous souvenez que les substances amorphes ont une structure dans laquelle les atomes qu'elles contiennent sont disposés dans un ordre chaotique. Seules les structures voisines où une telle disposition est forcée peuvent avoir un emplacement spécifique. Mais néanmoins, en faisant une analogie avec les cristaux, les corps amorphes n'ont pas d'ordre strict des molécules et des atomes (en physique, cette propriété est appelée « ordre à longue portée »). À la suite de recherches, il a été constaté que ces substances ont une structure similaire à celle des liquides.
Certains corps (par exemple, on peut prendre le dioxyde de silicium, dont la formule est SiO 2) peuvent simultanément être à l'état amorphe et avoir une structure cristalline. Le quartz dans la première version a la structure d'un réseau irrégulier, dans la seconde - un hexagone régulier.
Propriété n°1
Comme mentionné ci-dessus, les corps amorphes n'ont pas de réseau cristallin. Leurs atomes et molécules ont un ordre d'arrangement court, qui sera la première propriété distinctive de ces substances.
Propriété n°2
Ces corps sont privés de fluidité. Afin de mieux expliquer la deuxième propriété des substances, nous pouvons le faire en prenant l’exemple de la cire. Ce n'est un secret pour personne que si vous versez de l'eau dans un entonnoir, elle en sortira simplement. La même chose se produira avec toute autre substance fluide. Mais les propriétés des corps amorphes ne leur permettent pas de réaliser de tels « trucs ». Si la cire est placée dans un entonnoir, elle se répandra d'abord sur la surface et commencera ensuite seulement à s'en écouler. Cela est dû au fait que les molécules d’une substance passent d’une position d’équilibre à une position complètement différente, sans avoir de lieu principal.
Propriété n°3
Il est temps de parler du processus de fusion. Il ne faut pas oublier que les substances amorphes n'ont pas de température spécifique à laquelle commence la fusion. À mesure que la température augmente, le corps devient progressivement plus mou puis se transforme en liquide. Les physiciens ne se concentrent toujours pas sur la température à laquelle un processus donné a commencé à se produire, mais sur la plage de températures de fusion correspondante.
Propriété n°4
Cela a déjà été mentionné ci-dessus. Les corps amorphes sont isotropes. C'est-à-dire que leurs propriétés dans toutes les directions restent inchangées, même si les conditions de séjour dans les lieux sont différentes.
Propriété n°5
Au moins une fois, tout le monde a observé qu'au bout d'un certain temps, le verre commençait à devenir trouble. Cette propriété des corps amorphes est associée à une énergie interne accrue (elle est plusieurs fois supérieure à celle des cristaux). De ce fait, ces substances peuvent facilement passer à l’état cristallin.
Transition vers l'état cristallin
Après un certain temps, tout corps amorphe se transforme en état cristallin. Cela peut être observé dans la vie quotidienne d’une personne. Par exemple, si vous laissez des bonbons ou du miel pendant plusieurs mois, vous remarquerez qu'ils ont tous deux perdu leur transparence. La personne moyenne dira qu’ils sont simplement enrobés de sucre. En effet, si vous cassez le corps, vous remarquerez la présence de cristaux de sucre.
Donc, en parlant de cela, il est nécessaire de préciser que la transformation spontanée vers un autre état est due au fait que les substances amorphes sont instables. En les comparant avec les cristaux, vous comprendrez que ces derniers sont plusieurs fois plus « puissants ». Ce fait peut être expliqué en utilisant la théorie intermoléculaire. Selon celui-ci, les molécules sautent constamment d'un endroit à un autre, comblant ainsi les vides. Au fil du temps, un réseau cristallin stable se forme.
Fusion de corps amorphes
Le processus de fusion des corps amorphes est le moment où, avec une augmentation de la température, toutes les liaisons entre atomes sont détruites. C’est à ce moment-là que la substance se transforme en liquide. Si les conditions de fusion sont telles que la pression est la même pendant toute la période, alors la température doit également être fixée.
Cristaux liquides
Dans la nature, certains corps ont une structure cristalline liquide. En règle générale, ils sont inclus dans la liste des substances organiques et leurs molécules ont une forme filiforme. Les corps en question possèdent les propriétés des liquides et des cristaux, à savoir fluidité et anisotropie.
Dans de telles substances, les molécules sont situées parallèlement les unes aux autres, mais il n'y a pas de distance fixe entre elles. Ils bougent constamment, mais ne veulent pas changer d’orientation, ils sont donc constamment dans la même position.
Métaux amorphes
Les métaux amorphes sont mieux connus du commun des mortels sous le nom de verres métalliques.
Dès 1940, les scientifiques ont commencé à parler de l’existence de ces corps. Même alors, on s'est rendu compte que les métaux spécialement produits par dépôt sous vide n'avaient pas de réseau cristallin. Et seulement 20 ans plus tard, le premier verre de ce type était produit. Cela n’a pas beaucoup attiré l’attention des scientifiques ; et ce n'est qu'après dix ans que les professionnels américains et japonais, puis coréens et européens, ont commencé à parler de lui.
Les métaux amorphes se caractérisent par une viscosité, un niveau de résistance assez élevé et une résistance à la corrosion.
MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION
PHYSIQUE 8E ANNÉE
Rapport sur le sujet :
« Corps amorphes. Fusion de corps amorphes.
Élève de 8ème :
2009
Corps amorphes.
Faisons une expérience. Nous aurons besoin d'un morceau de pâte à modeler, d'une bougie en stéarine et d'un foyer électrique. Plaçons la pâte à modeler et une bougie à égale distance de la cheminée. Après un certain temps, une partie de la stéarine fondra (deviendra liquide) et une partie restera sous la forme d'un morceau solide. Pendant ce temps, la pâte à modeler ne ramollira que légèrement. Après un certain temps, toute la stéarine fondra et la pâte à modeler se « corrodera » progressivement le long de la surface de la table, se ramollissant de plus en plus.
Ainsi, il existe des corps qui ne se ramollissent pas lorsqu'ils sont fondus, mais passent immédiatement d'un état solide à un liquide. Lors de la fusion de tels corps, il est toujours possible de séparer le liquide de la partie (solide) non encore fondue du corps. Ces corps sont cristalline. Il existe également des solides qui, lorsqu'ils sont chauffés, se ramollissent progressivement et deviennent de plus en plus fluides. Pour de tels corps, il est impossible d'indiquer la température à laquelle ils se transforment en liquide (fondent). Ces corps sont appelés amorphe.
Faisons l'expérience suivante. Jetez un morceau de résine ou de cire dans un entonnoir en verre et laissez-le dans une pièce chaude. Après environ un mois, il s'avérera que la cire a pris la forme d'un entonnoir et a même commencé à en sortir sous la forme d'un « ruisseau » (Fig. 1). Contrairement aux cristaux, qui conservent leur forme presque éternellement, les corps amorphes présentent une fluidité même à basse température. Ils peuvent donc être considérés comme des liquides très épais et visqueux.
La structure des corps amorphes. Des études au microscope électronique ainsi qu'à l'aide de rayons X indiquent que dans les corps amorphes, il n'y a pas d'ordre strict dans la disposition de leurs particules. Jetez un œil, la figure 2 montre la disposition des particules dans le quartz cristallin, et celle de droite montre la disposition des particules dans le quartz amorphe. Ces substances sont constituées des mêmes particules - des molécules d'oxyde de silicium SiO 2.
L’état cristallin du quartz est obtenu si le quartz fondu est refroidi lentement. Si le refroidissement de la masse fondue est rapide, les molécules n'auront pas le temps de « s'aligner » en rangées ordonnées et le résultat sera du quartz amorphe.
Les particules de corps amorphes oscillent de manière continue et aléatoire. Ils peuvent sauter d'un endroit à l'autre plus souvent que les particules cristallines. Ceci est également facilité par le fait que les particules des corps amorphes sont situées de manière inégalement dense : il y a des vides entre elles.
Cristallisation de corps amorphes. Au fil du temps (plusieurs mois, années), les substances amorphes se transforment spontanément en état cristallin. Par exemple, des bonbons au sucre ou du miel frais laissés seuls dans un endroit chaud deviendront opaques au bout de quelques mois. On dit que le miel et les bonbons sont « confits ». En cassant une canne en bonbon ou en ramassant du miel avec une cuillère, on verra effectivement les cristaux de sucre qui se sont formés.
La cristallisation spontanée des corps amorphes indique que l'état cristallin d'une substance est plus stable que l'état amorphe. La théorie intermoléculaire l'explique ainsi. Les forces intermoléculaires d’attraction et de répulsion font que les particules d’un corps amorphe sautent préférentiellement là où se trouvent les vides. En conséquence, un arrangement de particules plus ordonné apparaît qu'auparavant, c'est-à-dire qu'un polycristal se forme.
Fusion de corps amorphes.
À mesure que la température augmente, l'énergie du mouvement vibratoire des atomes dans un solide augmente et, finalement, arrive un moment où les liaisons entre les atomes commencent à se rompre. Dans ce cas, le solide passe à l’état liquide. Cette transition est appelée fusion. A pression fixe, la fusion se produit à une température strictement définie.
La quantité de chaleur nécessaire pour convertir une unité de masse d'une substance en liquide à son point de fusion est appelée chaleur spécifique de fusion. λ .
Faire fondre une substance de masse m il faut dépenser une quantité de chaleur égale à :
Q = λ m .
Le processus de fusion des corps amorphes diffère de la fusion des corps cristallins. À mesure que la température augmente, les corps amorphes se ramollissent progressivement et deviennent visqueux jusqu'à se transformer en liquide. Les corps amorphes, contrairement aux cristaux, n'ont pas de point de fusion spécifique. La température des corps amorphes change continuellement. Cela se produit parce que dans les solides amorphes, comme dans les liquides, les molécules peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres. Lorsqu'elles sont chauffées, leur vitesse augmente et la distance qui les sépare augmente. En conséquence, le corps devient de plus en plus doux jusqu’à se transformer en liquide. Lorsque les corps amorphes se solidifient, leur température diminue également continuellement.
La présence d'un certain point de fusion est une caractéristique importante des substances cristallines. C'est par cette caractéristique qu'ils se distinguent facilement des corps amorphes, qui sont également classés comme solides. Il s'agit notamment du verre, des résines très visqueuses et des plastiques.
Les substances amorphes (contrairement aux substances cristallines) n'ont pas de point de fusion spécifique - elles ne fondent pas, mais se ramollissent. Lorsqu'il est chauffé, un morceau de verre, par exemple, devient d'abord mou à partir de dur, il peut facilement être plié ou étiré ; à une température plus élevée, la pièce commence à changer de forme sous l'influence de sa propre gravité. En chauffant, l’épaisse masse visqueuse prend la forme du récipient dans lequel elle repose. Cette masse est d'abord épaisse, comme du miel, puis comme de la crème sure, et finalement devient presque le même liquide à faible viscosité que l'eau. Cependant, il est impossible d'indiquer ici une certaine température de transition d'un solide à un liquide, puisqu'elle n'existe pas.
Les raisons en sont la différence fondamentale entre la structure des corps amorphes et celle des corps cristallins. Les atomes des corps amorphes sont disposés de manière aléatoire. Les corps amorphes, de par leur structure, ne contiennent pas de liquides. LS6 dans du verre massif, les atomes sont disposés de manière aléatoire. Cela signifie qu'augmenter la température du verre ne fait qu'augmenter la gamme de vibrations de ses molécules, leur donnant progressivement une liberté de mouvement de plus en plus grande. Par conséquent, le verre se ramollit progressivement et ne présente pas de transition « solide-liquide » brutale, caractéristique du passage d'un arrangement de molécules dans un ordre strict à un ordre désordonné.
Chaleur de fonte
La chaleur de fusion est la quantité de chaleur qui doit être transmise à une substance à pression constante et à température constante égale au point de fusion afin de la convertir complètement d'un état cristallin solide à un liquide.
La chaleur de fusion est égale à la quantité de chaleur libérée lorsqu’une substance cristallise à partir d’un état liquide.
Lors de la fusion, toute la chaleur fournie à une substance va augmenter l'énergie potentielle de ses molécules. L'énergie cinétique ne change pas puisque la fusion se produit à température constante.
En étudiant expérimentalement la fusion de diverses substances de même masse, on peut remarquer que différentes quantités de chaleur sont nécessaires pour les transformer en liquide. Par exemple, pour faire fondre un kilogramme de glace, vous devez dépenser 332 J d'énergie, et pour faire fondre 1 kg de plomb, 25 kJ.
Une grandeur physique indiquant la quantité de chaleur qui doit être transmise à un corps cristallin pesant 1 kg afin de le transformer complètement à l'état liquide au point de fusion est appelée chaleur spécifique de fusion.
La chaleur spécifique de fusion est mesurée en joules par kilogramme (J/kg) et est désignée par la lettre grecque X (lambda).
La chaleur spécifique de cristallisation est égale à la chaleur spécifique de fusion, car lors de la cristallisation, la même quantité de chaleur est libérée que celle absorbée lors de la fusion. Ainsi, par exemple, lorsque de l'eau pesant 1 kg gèle, les mêmes 332 J d'énergie sont libérées, nécessaires pour convertir la même masse de glace en eau.
Pour trouver la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre un corps cristallin de masse arbitraire, ou la chaleur de fusion, il faut multiplier la chaleur spécifique de fusion de ce corps par sa masse :
La quantité de chaleur dégagée par le corps est considérée comme négative. Par conséquent, lors du calcul de la quantité de chaleur dégagée lors de la cristallisation d'une substance de masse m, il convient d'utiliser la même formule, mais avec un signe moins.
