Словарь (стр. 17 )

Самую высокую темп-ру П. среди чистых металлов имеет вольфрам (3410°С), самую низкую — ртуть (-38,9°С). К особо тугоплавким со­единениям относятся TiN (3200°C), HfN (3580°C), ZrC (3805°C), ТаС (4070°С), HfC (4160°C) и др. Как пра­вило, для в-в с высокой Тпл характер­ны более высокие значения Lпл. При­меси, присутствующие в крист. в-вах, снижают Тпл. Этим пользуются на практике для получения сплавов с низкой Тпл (напр., у т. н. сплава Вуда, состоящего из 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn и 12,5% Cd, Tпл=68°С) и охлаждающих смесей [напр., смесь из льда (42,8%) и К2СО3 (57,2%) плавится при -46°С].

Рис. 3. Остановка изменения темп-ры при плавлении крист. тела. По оси абсцисс от­ложено время τ, пропорциональное равно­мерно подводимому к телу кол-ву теплоты.

П. начинается при достижении крист. в-вом Тпл и протекает при пост. темп-ре (Тпл), несмотря на сообщение в-ву теплоты (рис. 3).

Рис. 4. Изменение темп-ры плавления Тпл (°С) щелочных металлов с увеличением дав­ления р (кбар). Изломы на кривой плавле­ния Cs указывают на существование у него при высоких давлениях двух полиморфных превращений (а и б).

Нагреть кристалл до Т>Тпл в обычных условиях не удаётся (см. Перегрев), тогда как при кристаллизации срав­нительно легко достигается значит. переохлаждение расплава.

Хар-р зависимости Тпл от давления р определяется направлением объём­ных изменений (ΔVпл) при П. (см.

Клапейрона — Клаузиуса уравнение). В большинстве случаев П. в-в сопро­вождается увеличением их объёма (обычно на неск. %). Если это имеет место, то возрастание давления приво­дит к повышению Тпл (рис. 4). Однако у нек-рых в-в (см. рис. 1) при П. происходит уменьшение объёма. Темп-ра П. этих в-в при увеличении давле­ния снижается.

П. сопровождается изменением физ. св-в в-ва: увеличением энтропии, что отражает разупорядочение крист. структуры; ростом теплоёмкости; электрич. сопротивления [исключение составляют нек-рые полуметаллы (Bi, Sb) и полупроводники (Ge), в жидком состоянии обладающие более высокой электропроводностью]. Практически до нуля падает при П. сопротивление сдвигу (в расплаве не могут распро­страняться поперечные упругие вол­ны), уменьшается скорость распростра­нения звука (продольных волн) и т. д.

Согласно мол.-кинетич. представле­ниям, П. осуществляется след. обра­зом. При подведении к крист. телу теплоты увеличивается энергия коле­баний (амплитуда колебаний) его ато­мов, что приводит к повышению темп-ры тела и способствует образованию в кристалле разл. дефектов (незапол­ненных узлов крист. решётки — вакан­сий, нарушений периодичности решёт­ки внедрившимися между её узлами атомами и др.; см. Дефекты в кристал­лах). В мол. кристаллах может про­исходить частичное разупорядо­чение взаимной ориентации осей моле­кул, если молекулы не обладают сферич. симметрией. Постепенный рост числа дефектов и их объединение ха­рактеризуют стадию предплавления. С достижением Тпл в кристалле созда­ётся критич. концентрация дефектов, начинается П.— крист. решётка рас­падается на легкоподвижные субмикроскопич. области. Подводимая при П. теплота идёт не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей и разрушение дальнего порядка в кри­сталлах (см. Дальний и ближний поря­док). В самих же субмикроскопич. областях ближний порядок в располо­жении атомов при П. существенно не меняется (координационное число расплава при Тпл в большинстве слу­чаев остаётся тем же, что и у кристал­ла). Этим объясняются меньшие значе­ния теплот плавления Lпл по сравне­нию с теплотами парообразования и сравнительно небольшое изменение ряда физ. свойств в-в при их П.

играет важную роль в природе (П. снега и льда на поверх­ности Земли, П. минералов в её нед­рах и т. д.), в науке и технике (про­изводство чистых металлов и сплавов, литьё в формы и др.).

• , Кинетическая тео­рия жидкостей, Собр. избр. трудов, т. 3, М.—Л., 1959; , Строение и кристаллизация жидкости, К., 1956; У б-

535

б е л о д е А., Плавление и кристалличес­кая структура, пер. с англ., М., 1969; Л ю б о в Б. Я., Теория кристаллизации в боль­ших объемах, М., 1975.

.

ПЛАЗМА, частично или полностью ионизованный газ, в котором плотно­сти положит. и отрицат. зарядов практически одинаковы. При силь­ном нагревании любое в-во испаряется, превращаясь в газ. Если увеличивать темп-ру и дальше, резко усилится процесс термич. ионизации, т. е. мо­лекулы газа начнут распадаться на составляющие их атомы, к-рые затем превращаются в ионы. Ионизация га­за, кроме того, может быть вызвана его вз-ствием с эл.-магн. излучением (фотоионизация) или бомбардировкой газа заряж. ч-цами.

Свободные заряж. ч-цы, особенно эл-ны, легко перемещаются под дейст­вием электрич. поля. Поэтому в состо­янии равновесия пространственные за­ряды входящих в состав П. отрицат. эл-нов и положит. ионов должны ком­пенсировать друг друга так, чтобы полное поле внутри П. было равно нулю. Именно отсюда вытекает необ­ходимость практически точного равен­ства плотностей эл-нов и ионов в П.— её «к в а з и н е й т р а л ь н о с т и». Нарушение квазинейтральности в объ­ёме, занимаемом П., ведёт к немедлен­ному появлению сильных электрич. полей пространств. зарядов, тут же восстанавливающих квазинейтраль­ность. С т е п е н ь ю и о н и з а ц и и П. α наз. отношение числа ионизован­ных атомов к полному их числу в еди­нице объёма П. Для многозарядных ионов следует учитывать кратность ионизации атомов. В зависимости от величины а говорят о слабо, сильно и полностью ионизованной П.

Средние энергии разл. типов ч-ц, составляющих П., могут отличаться одна от другой. В таком случае П. нельзя охарактеризовать одним значе­нием темп-ры Т, и различают элек­тронную темп-ру Те, ионную темп-ру Ti (или ионные темп-ры, если в П. имеются ионы неск. сортов) и темп-ру нейтр. атомов Та (нейтр. компоненты). наз. н е и з о т е р м и ч е с к о й, в то время как П., для к-рой темп-ры всех компонент равны, наз. изотермической.

Применительно к П. несколько не­обычный смысл (по сравнению с др. разделами физики) вкладывается в понятия «низкотемпературная» и «вы­сокотемпературная». Низкотемпера­турной принято считать П. с Ti≤105 К, а высокотемпературной — П. с Ti≈106—108 К и более. Это условное разделение связано с особой важно­стью высокотемпературной П. в свя­зи с проблемой осуществления управ­ляемого термоядерного синтеза (УТС).

В состоянии П. находится подав­ляющая часть в-ва Вселенной — звёз­ды, звездные атмосферы, галактич туманности и межзвёздная среда. Око­ло существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет маг­нитосферу Земли (образуя радиацион­ные пояса Земли) и ионосферу. Процес­сами в околоземной П. обусловлены магн. бури и полярные сияния. Отра­жение радиоволн от ионосферной П. обеспечивает возможность дальней радиосвязи на Земле.

В лаб. условиях и пром. примене­ниях П. образуется в электрическом разряде в газах (дуговом разряде, искро­вом разряде, тлеющем разряде и пр.), в процессах горения и взрыва, исполь­зуется в плазменных ускорителях, магнитогидродинамических генераторах, в установках для исследования УТС. Многими характерными для П. св-вами обладают совокупности эл-нов и дырок в полупроводниках и эл-нов про­водимости (нейтрализуемых неподвиж­ными положит. ионами) в металлах, к-рые поэтому наз. плазмой твёрдых тел. Её отличит. особенность — воз­можность существования при сверх­низких для «газовой» П. темп-pax — комнатной и ниже, вплоть до абс. нуля темп-ры.

Возможные значения плотности П. n расположены в очень широком диа­пазоне: от n~10-6см-3 в межгалактич. пространстве и n~10 в солнечном вет­ре до n~1022 для тв. тел и ещё больших значений в центр. областях звёзд.

Термин «П.» в физике был введён в 1929 амер. учёными И. Ленгмюром и Л. Тонксом, проводившими зондовые измерения параметров низкотем­пературной газоразрядной П. рассматривалась в работах в 1936 и 1946 и в 1938. В 1942 X. Альфвен предложил уравнения магнитной гидродинамики для объяснения ряда явлений в косм. П. В 1950 в СССР и США была пред­ложена идея магн. термоизоляции П. для осуществления УТС. В 50—80-е гг. 20 в. изучение П. стимулировалось разл. практич. применениями П., раз­витием астрофизики и космофизики (наблюдение косм. П. и объяснение процессов в ней) и физики верхней атмосферы Земли — особенно в связи с полётами косм. летат. аппаратов, а также интенсификацией исследований по проблеме УТС.