Файл: Fizika - V. F. Dmitriyeva.pdf

і имчасово залиті морем, їх називають

 шельфам

. На шельфі розміщені Азов-

ське, Біле і Східно-Сибіреьке моря, Гудзоном затока та ін. Геологічні дослід-
жсння показують, ідо в різні епохи море заливало інші частини материків» 

Океанічна кора розміщена лише там, де глибина моря перевищує 4 км. 

Решта площі Землі покрита корою проміжного типу, Вся кора займає 

І % Землі за, об'ємом і близько 0,5 % за масою, 

Материкова кора складається в основному з трьох шарів: осадового, 

і ра пітного і базальтового.

 Гранітним

 і

 базальтовим

 шари назвали тому, 

що швидкості сейсмічних хвиль у них такі самі, як і в ..граніті і базальті,. 

Океанічна кора побудована інакше, ніж материкова, гранітного шару в 

неї немає зовсім, осадовий шар дуже тонкий. 

Проміжна кора в різних місцях має різну будову. Товщина материко-

мої кори 30-40 км, океанічної - від 3 до 7 км, 

Мвмтш 

Об'єм мантії становить 83 % об'єму Землі, маса - 67 % маси 

н.нпої планети. Швидкості сейсмічних хвиль у мантії зростають з глиби-
ною, але, починаючи з глибини 80-100 км під материком і 50 км під оке-

анами, вони зменшуються на відстані близько 100 км. Тут речовина пере-
буває в рідкому стані. Починаючи з глибини 400 км швидкість сейсміч-

них хвиль знову збільшується, 

Тиск і температура в Землі зростають з глибиною. Збільшення темпе-

ратури веде до збільшення об'єму і нарешті до плавлення речовини, а. 

ібільшення тиску - до підвищення, температури плавлення; У всіх інших 
іонах мантії вирішальну роль відіграє тиск, і речовина перебуває в твер-

дому стані, а на відстані 100 км речовина перебуває в рідкому стані. Гус-

піна речовини мантії на межі з ядром досягає 9,4*!0

3

 кг/м

3

. Це поясню-

(гься, з одного боку, підвищеним, вмістом важких елементів - заліза, 

нікелю, а з другого - величезним тиском. 

Ядро 

Ядро займає 16 % земної кулі за об'ємом і 31,5 % за масою. 

Його поділяють в основному на дві частини:

 зовнішнє ядро

 і

 внутрішнє 

идро

, або

 суб'ядро

. Поперечні хвилі крізь зовнішнє ядро не проходять, 

припускають, що воно має рідкий стан. Дані сейсмології свідчать про те, 
що суб'ядро тверде. 

Тиск на межі мантії і ядра порядку 1,5 млн атм, у центрі ядра - поряд-

ку млн атм, середня густина речовини в земному ядрі близиш 11 т/м\ 
і клад суб'ядра невідомий. За однією з гіпотез, суб'ядро - залізне. 

255 

Отже, модель будови земної кулі дуже складна. Земля, як і інші плане-

ти, утворилася з газопилової хмари. Щоб з'явились атмосфера, гідросфе-
ра і земна кора і щоб надра Землі розшарувались на різні геосфери, в ній 

мали відбутися якісь гігантські процеси, вони відбуваються і тепер, про 
що свідчить динаміка життя земної кори. 

Ми могли б розв'язати багато питань, якби точніше знали склад зем-

ного ядра і розподіл температури Землі по глибині; припускають, що тем-
пература ядра дорівнює не менше 2000 °С і не більше 5000 °С. Якби ми 
добре знали механізм розвитку Землі, го зрозуміли б закони утворення 
руд та інших корисних копалин. Але розгадати причини всього цього, 
зрозуміти всі складні взаємозв'язки різних процесів у земній кулі досі не 

вдалося. 

Будова планет 

Моделі планет земної групи багато в чому повторюють внут-

рішню будову Землі. 

Моделі планет-гігантів відрізняються від моделі Землі. 
Основною своєрідністю внутрішньої будови Юпітера і Сатурна є пе-

рехід водню з молекулярної фази в металічну, який відбувається на гли-

бині І 500 км під тиском 1 млн атм. Металічний водень - рідина, густи-
на якої дорівнює густині води. У центрі планети - ядро, стан речови-
ни якого близький до твердого. Тиск у ядрі порядку 80 млн атм, темпера-

тура 25 000 К. За таких умов речовина перебуває в незвичайній фазі. 

У Сатурна мантія з металічного водню розпочинається на глибині 

4000 км, ядро Сатурна складається з більш легких компонентів, ніж у 
Юпітера. Температура в ядрі порядку 20 000 К, тиск 50 млн атм. 

Ядра планет-гігантів - металосилікатні, найбільші в Урана і Нептуна. 
Розраховано також моделі супутників Юпітера - Ганімеда, Каллісто і 

Європи. За цими моделями, під крижаною корою лежить шар рідкої води 
завтовшки близько 100 км. 

§ 88. Сублімація. Сублімація поверхневого шару 

ядер комет при їх зближенні з Сонцем 

Сублімація. Десублімація 

У деяких твердих тіл, таких, наприклад, як нафталін, йод, кам-

фора, тверда вуглекислота (сухий лід), спостерігається перехід речовини від-
разу з твердого стану в газоподібний, тобто відбувається випаровування. 

256 

Перехід твердого стану в газоподібний, минаючи рідкий, називається 

суолімацією.

 Зворотний процес називають

 десублімацією

. Усі тверді тіла 

сублімують, але процес сублімації у рідких тіл відбувається з різною 

швидкістю. При кімнатній температурі швидкість перебігу цього процесу 

іака мала, що сублімацію практично виявити не можна. 

Процес сублімації відбувається як при нагріванні твердого тіла, так і 

без підведення теплоти ззовні. В останньому випадку внутрішня енергія 

перерозподіляється між твердим і газоподібним станами. При сублімації 

і їло охолоджується, бо його залишають найшвидші молекули, що мають 

кінетичну енергію, достатню для подолання молекулярного притягання і 
їх відривання від поверхні твердого тіла. Середня кінетична енергія моле-
кул, які залишаються, зменшується; отже, тіло охолоджується. Щоб тем-
пература тіла, яке сублімує, була стала, до нього ззовні треба підводити 

геп лоту. 

Сублімація поверхневого шару ядра комет 

Процес сублімації відбувається і у Всесвіті. При зближенні з 

( онцем поверхневий шар ядер комет сублімується. Маленьке ядро діамет-

ром

 у кілька кілометрів - єдина тверда частинка комети, і в ньому прак-

тично зосереджена вся маса комети. Маса комет дуже мала і зовсім не 

впливає на рух планет. А планети вносять значні збурення в рух комет. 

Ядро комети, очевидно, складається з суміші пилинок, твердих части-

нок речовини і замерзлих газів, таких, як вуглекислий газ, аміак, метан. 

V

 далеких від Сонця областях комети не мають хвостів. При наближенні 

комети до Сонця ядро прогрівається і з нього виділяються гази і пил. Во-
ни утворюють навколо ядра газову оболонку, яка разом з ядром є голо-
вою комети. Гази і пил, які викидаються з ядра в голову комети, відштов-
хуються під дією тиску сонячного світла і корпускулярних потоків від 

( онця і утворюють хвіст комети, завжди спрямований у бік, протилежний 

від Сонця (рис. 9.2). Найчастіше він прямий, тонкий, струменястий. 
Великі та яскраві комети іноді мають широкий, 

іігнутий віялом хвіст. 

Чим ближче до Сонця підходить комета, тим 

вона

 яскравіша і тим довший її хвіст (див. рис. 9.2) 

внаслідок більшого її опромінення та інтенсив-

ного

 виділення газів. Довжина хвоста комети 

іноді досягає відстані від Землі до Сонця, а голо-

ва

 комети - розмірів Сонця. З віддаленням від 

( онця вигляд і яскравість комети змінюються в 

і поротному порядку і комета зникає, досягнувши 

»їрбіти Юпітера.

 Рис. 9.2 

'  Ф і ш к а 

257 

§ 89. Діаграма фазових переходів. Потрійна точка 

Фазові переходи 

Вище були розглянуті процеси плавлення, кристалізації, ви-

паровування, які називають

 фазовими переходами першого роду.

 Вони 

характеризуються тим, що під час їх перебігу поглинається або виділя-
ється теплота. Щоб описати стан речовини і фазові переходи, які відбу-
ваються в ній, користуються діаграмою стану. Як правило, ці діаграми 
будують у координатах.

 р-Т

 (тиск - температура). Кожна точка на діаірамі 

зображає певний рівноважний стан речовини. Як приклад розглянемо діа-

граму станів води (рис. 9,3). У стані динамічної рівноваги може перебувати 

рідина, яка стикається зі своєю насиченою парою. Цей стан на діаграмі 

зображено кривою

 АМ.

 Якщо, не змінюючи об'єму цієї системи, віднімати 

від неї теплоту, то цей процес супроводжуватиметься зниженням темпе-
ратури і зменшенням тиску. Температура знижуватиметься доти, поки не 

досягне значення температури кристалізації. 

У процесі кристалізації температура і тиск не змінюються. Область, 

розміщена на діаграмі нижче від

 МА

 (нижчі тиски або вищі температури), 

є областю газоподібного стану; область, розміщена вище від

 МА,

 - областю 

рідкого стану речовини. Лінія

 ВМ

 відповідає рівноважному стану твердого 

тіла і рідини (льоду і води), тобто вона являє собою криву плавлення 
твердого тіла, коли тверде тіло (кристали льоду) і рідина (вода) перебувають 
у стані рівноваги. В області

 ВМА

 вода перебуває лише в рідкому стані. 

Потрійна точка 

Крива

 СМ

 є лінією рівноважного стану твердого тіла і газу, 

тобто це - крива сублімації. В області

 СМА

 вода може перебувати лише в 

газоподібному стані (пара води). В області

 СМВ

 вода перебуває в твердо-

му стані і є однією з модифікацій льоду. Три криві рівноваги перетина-

ються в одній точці

 М.

 Цю точку називають 

потрійною точкою.

 Вона характеризується 

тим, що при значеннях

 Т

м

 і

 р

м

 речовина 

одночасно перебуває в рівновазі в трьох фа-
зах: твердій, рідкій і газоподібній. Для води 

Т

м

 =273,16 К. 

Діаіраму станів для кожної речовини бу-

дують за експериментальними даними. За діа-
грамою станів можна визначити, в якому стані 

перебуває речовина при заданих параметрах 

(тиску і температурі). 

258 

§ 90. Розчини і сплави 

Розчини 

Під розчином розуміють однорідні речовини, які складають-

І Я І двох або більшої кількості компонентів.

 Розчини можуть бути в різ-

них агрегатних станах: газоподібному, рідкому і твердому. Розчини газів, 

рідин або твердих тіл у рідині називають рідким розчином, а рідина, яка 
розчиняє газоподібні, рідкі та тверді речовини, - розчинником. Особливе 

місце серед розчинників займають рідкі метани, наприклад ртуть, яка 
утворює амальгами - розчини заліза, кобальту і нікелю в ртуті, що мають 
феромагнітні властивості; розплавлене залізо використовують як розчин-
ите для добування штучних алмазів. 

Найбільш поширеним розчинником для більшості речовин є вода. 
Кухонна сіль добре розчиняється у воді, але у воду можна насипати 

стільки солі, що вона перестає розчинятись; такий розчин називають

 насиче-

ним. Концентрація речовини в його насиченому розчині називається розчин-
ністю

. Розчинність багатьох речовин залежить від температури, наприклад, 

від її підвищення розчинність повітря у воді зменшується, і в такий спосіб 
можна дістати перегріту рідину, а розчинність цукру у воді збільшується. 

Розчинники дуже впливають на фізичні та хімічні властивості речовин. 

Наприклад, залежно від розчинника при охолодженні або випаровуванні 

насиченого розчину твердої речовини вона може кристалізуватись у різ-
них структурах. Розчинники впливають на колір речовини в розчині та 
інші властивості. 

Сплави 

У техніці дуже широко застосовують матеріали, які назива-

ють сплавами.

 Під сплавом розуміють макроскопічні однорідні системи з 

і

)вох (або більше) металів або неметалів, що мають характерні власти-

вості металів.

 Таке застосування сплавів зумовлене тим, що залежно від 

складу сплаву і методів його обробки можна дістати матеріал з різноманіт-
ними властивостями. У різних галузях промисловості використовують 
опліч сплавів, властивості яких відрізняються від властивостей "чистих'" 
металів. Сплави поділяють на дві групи залежно від основного металу, 
що входить до їх складу, і призначення: 1) залізні, нікелеві, кобальтові і т. д. 

Наприклад, різні сталі - це сплави, основним металом в яких є залізо; 

крім того, до них входять вуглець, хром, вольфрам, марганець та інші ме-

і а п п У літакобудуванні використовують сплави алюмінію або магнію з 

міддю, залізом, цинком та ін.; 2) будівельні, інструментальні, конструк-
ційні і сплави з особливими фізичними властивостями. Наприклад, дюра-

259