| Vvedenie |
| Glava 1. | Fizicheskie parametri izolirovannogo atoma zheleza |
| | 1.1. | Geometricheskie parametri yadra i atoma |
| | 1.2. | Massi i plotnosti stabil'nikh izotopov zheleza |
| | 1.3. | Fizicheskie parametri vodorodopodobnogo atoma zheleza |
| | 1.4. | Fizicheskie parametri K - obolochki |
| | 1.5. | Energeticheskie parametri atoma i yadra atoma zheleza |
| | 1.6. | Fizicheskie svojstva vneshnej elektronnoj obolochki atoma |
| | 1.7. | Mekhanicheskie svojstva atoma zheleza |
| Glava 2. | Makroskopicheskie svojstva zheleza |
| | 2.1. | Kristallicheskie strukturi zheleza i svojstva minimal'nikh monokristallov (MMK) |
| | 2.2. | Plotnost' zheleza pri raznikh temperaturakh i v raznikh sostoyaniyakh |
| | 2.3. | Temperaturnie parametri |
| | 2.4. | Energeticheskie parametri |
| | 2.5. | Elektricheskie parametri |
| | 2.6. | Mekhanicheskie svojstva |
| | | Tablichnie znacheniya |
| | | Raschetnie znacheniya |
| 2.7. | Osnovnie parametri kriticheskogo sostoyaniya |
| Prilozheniya |
| | 1. | Termoyadernie reaktsii veduschie k obrazovaniyu yader zheleza |
| | 2. | Prochnost' izolirovannogo atoma zheleza |
| | 3. | Energiya posledovatel'noj polnoj ionizatsii atoma zheleza |
| | 4. | Fizicheskie svojstva MMK zheleza |
| | 5. | Davlenie parov zheleza pri temperaturakh plavleniya i kipeniya |
| | 6. | Prochnost' makroskopicheskikh obraztsov zheleza na razriv pri temperaturakh 0o K i plavleniya |
| | 7. | Modul' Yunga otozhzhennogo polikristallicheskogo zheleza pri temperaturakh 0o K i plavleniya |
| | 8. | Teplovoj sposob opredeleniya mekhanicheskikh kharakteristik metallov |
| | 9. | Vichislenie postoyannikh "a" i "v" v uravnenii Van-der-Vaal'sa |
| | 10. | Vichislenie teploti nagreva 1 kg zheleza ot 0o K do temperaturi plavleniya |
| | 11. | Issledovanie zavisimosti velichini otnositel'noj deformatsii tverdogo zheleza ot temperaturi |
| | 12. | Chislovie znacheniya ispol'zuemikh v rabote fizicheskikh virazhenij |
| Literatura |
| Predmetnij ukazatel' |
Vpervie lyudi poznakomilis' s zhelezom soderzhaschemsya v kamnyakh, chto padali
s neba. Odno vremya ego i nazivali nebesnim metallom. Voobsche zhe otmetim, mnogie
elementi tablitsi D.I.Mendeleeva imeyut nebesnoe ili kosmicheskie proiskhozhdenie.
Isklyuchenie sostavlyayut te radioaktivnie elementi, kotorie fiziki poluchayut
iskusstvennim putem na Zemle.
Kogda i gde rozhdayutsya atomi zheleza?
Oni rozhdayutsya v zvezdakh, kak mnogie drugie atomi (sm. prilozhenie 1). S pozitsii
sovremennikh znanij astrofiziki tak risuyut nam razvitie Vselennoj ot Bol'shogo
vzriva. Na tret'ej minute posle vzriva bilo obrazovano 98% massi Vselennoj. Ona
sostoyala iz smesi yader vodoroda, geliya, protonov, elektronov i nejtronov. Pri etom
yader vodoroda bilo 75%, a yader geliya -- 23%. Cherez 300 000 let posle vzriva rodilis'
atomi vodoroda i geliya [1]. Iz etikh atomov stali formirovat'sya galaktiki i zvezdi.
Zvezdi -- eto ogromnie goryachie gazovie vraschayuschiesya sferi (kosmicheskie pechi!).
kotorie obespechivayut Vselennuyu polnim naborom khimicheskikh elementov. V samikh
obschikh chertakh protsess idet sleduyuschim obrazom, (sm. prilozhenie 1).
Snachala zvezda szhigaet vodorod, preobrazuya ego v gelij. Szhimayas', ona
uvelichivaet temperaturu svoego yadra i nachinaet szhigat' gelij, preobrazuya ego
v uglerod. Szhigaya uglerod -- preobrazuet ego v kislorod. V rezul'tate szhiganiya
kisloroda obrazuyutsya yadra neona, magniya, seri, alyuminiya... Kogda v rezul'tate ryada
prevraschenij poyavlyayutsya yadra atomov zheleza, dlya zvezdi nastupaet moment nachala
ugasaniya.
Chast' yadernikh reaktsij s uchastiem yader zheleza endoenergeticheskie (Q < 0).
Kogda temperatura i davlenie vnutri zvezdi dostatochno veliki -- oni mogut
proizojti. Odnako, oni otnimayut u nee energiyu. V rezul'tate chego ona szhimaetsya
i postepenno gasnet.
Ne vse zvezdi imeyut takuyu sud'bu. Te iz nikh, chto imeyut massu,
previshayuschuyu massu Solntsa priblizitel'no v 8 raz, na opredelennom etape razvitiya vzrivayutsya [2]. Ikh nazivayut sverkhnovimi. Imenno oni vibrasivayut v kosmos chasti svoego
veschestva, nasischennogo tyazhelimi elementami. Iz etogo veschestva mogut obrazovat'sya
drugie zvezdi i planetnie sistemi. Uchenie predpolagayut, chto nashe Solntse i ego
planetnaya sistema mogli obrazovat'sya imenno takim putem [3]. Takim obrazom,
elementi, kotorie mi nakhodim na Zemle imeyut kosmicheskoe proiskhozhdenie.
Zhelezo vkhodit v chislo samikh rasprostranennikh elementov pa Zemle. Imi
yavlyayutsya: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg... (do glubini 16 km). Yadro Zemli sostoit
iz zheleza i nikelya. Zhelezo i ego splavi sigrali vidayuschuyusya rol' v razvitii tekhniki
i nauki na nashej planete. Orudiya truda, oruzhie i nauchnie pribori ne obkhodyatsya bez
zheleza i ego splavov. Nedarom istoriki govoryat, chto "vek zheleza",
naschitivayuschij bolee 3500 let esche ne zakonchilsya. On prodolzhaetsya. Chislo splavov
na osnove zheleza previshaet desyat' tisyach. Chistoe zhelezo v vide monokristalla myagkoe,
a esli ono vkhodit v sostav spetsial'nikh splavov (stalej), to po tverdosti sopernichaet
s almazom. [4]
Ochevidno, bilo bi ne razumno, v prodolzhayuschijsya vek zheleza ne imet' sbornik
fizicheskikh parametrov etogo po svoemu unikal'nogo kosmicheskogo elementa. S etoj
tsel'yu i bila napisana nastoyaschaya rabota.
V tablitse D.I.Mendeleeva k nastoyaschemu vremeni (2004 g) naschitivaetsya 12 s-metallov,
10 r-metallov, 28 f-metallov, 37 d-metallov. Imeyutsya soobscheniya
ob identifikatsii.
11O, 111 i 112 d-metallov;
113, 114, 115 i 116 r-metallov.
Zhelezo yavlyaetsya d-metallom chetvertogo perioda, zanimaya dostatochno
udalennoe mesto ot metallov pervoj gruppi i nemetallov s zavershennoj elektronnoj
obolochkoj. Takoe polozhenie zheleza sootvetstvuet ego fizicheskim svojstvam. Eto
odin iz yarkikh predstavitelej mira metallov.
V spravochnike privodyatsya ne vse fizicheskie parametri zheleza, a tol'ko
nebol'shaya chast' tekh iz nikh, kotorie tak ili inache mogli bit' ispol'zovani dlya
opredeleniya mekhanicheskikh svojstv. Ne voshli magnitnie, opticheskie i drugie
parametri.
V pervoj glave spravochnika privodyatsya parametri izolirovannogo atoma
zheleza. Rabochej model'yu atoma bila model' Rezerforda -- Nil'sa Bora. Informatsiya
podaetsya po punktam. V kazhdom punkte daetsya polnoe nazvanie parametra i privoditsya
ego bukvennoe oboznachenie. Esli parametr rasschitivaetsya, to privoditsya formula.
Pri etom poryadok podachi informatsii v osnovnom sleduet takomu pravilu. Parametri
privodimie pozzhe, mogut bit' vichisleni s pomosch'yu tekh, chto bili privedeni ran'she.
Nekotorie parametri, naprimer, prochnost' izolirovannogo atoma ili energiya
polnoj posledovatel'noj ionizatsii atoma, prochnost' zheleza na razriv pri T= OshK
i T=Tpl, mogli bit' polucheni posle otdel'nogo rascheta ili obrabotki
eksperimental'nikh dannikh. Takie rascheti vineseni v prilozheniya, na kotorie
i delayutsya sootvetstvuyuschie ssilki.
Vo vtoroj glave spravochnika privodyatsya dannie o fizicheskikh svojstvakh
makroskopicheskikh obraztsov metalla. Odnako, imeetsya massa eksperimental'nikh
dannikh svidetel'stvuyuschikh o tom, chto ob'edinenie vsego neskol'kikh atomov
ne obladaet privichnimi fizicheskimi svojstvami. Izvestnie nam svojstva tela
proyavlyayu v bol'shej mere togda, kogda sostoyat iz neskol'kikh millionov atomov [6].
Obraztsi metalla soderzhaschie chisla atomov v intervale
10 < Nam < 8,5x1010
nazvani minimal'nimi monokristallami (MMK). Pri etom rech' v pervuyu ochered'
vedetsya o ravnorazmernikh (kubicheskikh) MMK, kogda l1 = l2 =l3 = pa, gde a -- period
kristallicheskoj reshetki metalla. Verkhnyaya granitsa MMK uslovna. Svojstva MMK
zheleza privedeni v otdel'nom razdele, (bolee podrobno v prilozhenii 4).
Dlya opredeleniya mekhanicheskikh svojstv zheleza primenyaetsya teplovoj sposob
rascheta privedennij v prilozhenii 8.
Sravnitel'no bol'shoj nabor fizicheskikh parametrov odnogo elementa (bolee
100) pozvolyaet sravnivat' odnoimennie svojstva. Naprimer, sravnivat' mekhanicheskie
svojstva atoma zheleza i makroskopicheskikh obraztsov. Mozhno provodit' sravnenie
odnoimennikh fizicheskikh svojstv dlya trekh sostoyanij metalla (plotnosti, udel'nie
teploemkosti, koeffitsienti ob'emnogo rasshireniya, szhimaemosti i t.d.).
Vse parametri privedeni v SI. V nekotorikh sluchayakh ispol'zuyutsya edinitsi,
udobnie dlya dannoj oblasti. Sredi nikh eV, oS, mol', kg/mm2 i dr.
Spisok ispol'zovannoj literaturi priveden v kontse raboti. Privedennie
svedeniya o fizicheskikh svojstvakh zheleza i atoma zheleza mogut bit' ispol'zovani
v kachestve dopolnitel'nogo materiala studentami mladshikh kursov pri izuchenii
sootvetstvuyuschikh razdelov kursa obschej fiziki, gde eta distsiplina yavlyaetsya
profiliruyuschej.
| Vvedenie |
| Glava 1. | Sposobi opredeleniya szhimaemosti |
| | 1.1. | Eksperimental'nij sposob |
| | 1.2. | Teplovoj sposob |
| Glava 2. | Szhimaemost' metallov i ikh izolirovannikh atomov |
| | 2.1. | Szhimaemost' gazov |
| | 2.2. | Szhimaemost' rasplavov |
| | 2.3. | Szhimaemost' tverdikh metallov |
| | 2.4. | Szhimaemost' izolirovannikh atomov |
| Glava 3. | Issledovanie mekhanicheskikh svojstv metallov i ikh izolirovannikh atomov |
| Kratkie vivodi |
| Literatura |
Nikolaev Oleg Semenovich
Fizik, okonchil Khar'kovskij gosuniversitet. Prepodaval fiziku v srednej shkole, na podgotovitel'nikh kursakh i v universitete imeni V. Dalya. Dlitel'noe vremya rabotal v dolzhnosti starshego nauchnogo sotrudnika NII upravlyayuschikh vichislitel'nikh mashin. Zanimalsya issledovaniyami fizicheskikh svojstv i rezhimami primeneniya novikh poluprovodnikovikh priborov i integral'nikh skhem v izdeliyakh vichislitel'noj tekhniki. Neskol'ko let prorabotal nachal'nikom laboratorii fiziko-khimicheskikh issledovanij v NPK «TEMP». Organizoval izmereniya elektricheskikh parametrov i issledovanie optimal'nikh rezhimov polyarizatsii p'ezokeramicheskikh elementov razlichnikh tipov. Yavlyaetsya avtorom okolo 30 pechatnikh rabot, sredi nikh 13 monografij, v tom chisle po fizike prochnosti chistikh metallov.
