There are two main classes of solid

There are two main classes of solids: crystalline and amorphous. What distinguishes them from one another is the nature of their atomic-scale structure. The essential differences are displayed in Figure 2. The salient features of the atomic arrangements in amorphous solids (also called glasses), as opposed to crystals, are illustrated in the figure for two-dimensional structures; the key points carry over to the actual three-dimensional structures of real materials. Also included in the figure, as a reference point, is a sketch of the atomic arrangement in a gas. For the sketches representing crystal (A) and glass (B) structures, the solid dots denote the fixed points about which the atoms oscillate; for the gas (C), the dots denote a snapshot of one configuration of instantaneous atomic positions.

Atomic positions in a crystal exhibit a property called long-range order or translational periodicity; positions repeat in space in a regular array, as in Figure 2A. In an amorphous solid, translational periodicity is absent. As indicated in Figure 2B, there is no long-range order. The atoms are not randomly distributed in space, however, as they are in the gas in Figure 2C. In the glass example illustrated in the figure, each atom has three nearest-neighbour atoms at the same distance (called the chemical bond length) from it, just as in the corresponding crystal. All solids, both crystalline and amorphous, exhibit short-range (atomic-scale) order. (Thus, the term amorphous, literally “without form or structure,” is actually a misnomer in the context of the standard expression amorphous solid.) The well-defined short-range order is a consequence of the chemical bonding between atoms, which is responsible for holding the solid together.

In addition to the terms amorphous solid and glass, other terms in use include noncrystalline solid and vitreous solid. Amorphous solid and noncrystalline solid are more general terms, while glass and vitreous solid have historically been reserved for an amorphous solid prepared by rapid cooling (quenching) of a melt—as in scenario 2 of Figure 3.

Figure 3, which should be read from right to left, indicates the two types of scenarios that can occur when cooling causes a given number of atoms to condense from the gas phase into the liquid phase and then into the solid phase. Temperature is plotted horizontally, while the volume occupied by the material is plotted vertically. The temperature Tb is the boiling point, Tf is the freezing (or melting) point, and Tg is the glass transition temperature. In scenario 1 the liquid freezes at Tf into a crystalline solid, with an abrupt discontinuity in volume. When cooling occurs slowly, this is usually what happens. At sufficiently high cooling rates, however, most materials display a different behaviour and follow route 2 to the solid state. Tf is bypassed, and the liquid state persists until the lower temperature Tg is reached and the second solidification scenario is realized. In a narrow temperature range near Tg, the glass transition occurs: the liquid freezes into an amorphous solid with no abrupt discontinuity in volume.

The glass transition temperature Tg is not as sharply defined as Tf; Tg shifts downward slightly when the cooling rate is reduced. The reason for this phenomenon is the steep temperature dependence of the molecular response time, which is crudely indicated by the order-of-magnitude values shown along the top scale of Figure 3. When the temperature is lowered below Tg, the response time for molecular rearrangement becomes much larger than experimentally accessible times, so that liquidlike mobility (Figure 1, right) disappears and the atomic configuration becomes frozen into a set of fixed positions to which the atoms are tied (Figures 1, left, and 2B).

Some textbooks erroneously describe glasses as undercooled viscous liquids, but this is actually incorrect. Along the section of route 2 labeled liquid in Figure 3, it is the portion lying between Tf and Tg that is correctly associated with the description of the material as an undercooled liquid (undercooled meaning that its temperature is below Tf). But below Tg, in the glass phase, it is a bona fide solid (exhibiting such properties as elastic stiffness against shear). The low slopes of the crystal and glass line segments of Figure 3 in comparison with the high slope of the liquid section reflect the fact that the coefficient of thermal expansion of a solid is small in comparison with that of the liquid.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มี 2 ระดับของของแข็ง: ผลึก และสัณฐาน สิ่งที่แตกต่างจากคนอื่นเป็นลักษณะของโครงสร้างระดับอะตอม ความแตกต่างที่สำคัญจะถูกแสดงในรูปที่ 2 คุณสมบัติเด่นของการจัดเรียงอะตอมในของแข็งสัณฐาน (เรียกว่าแว่นตา), ตรงข้ามกับผลึก จะแสดงในรูปแบบโครงสร้างสองมิติ จุดสำคัญดำเนินการของโครงสร้างสามมิติจริงของจริงวัสดุ มีร่างของการจัดเรียงอะตอมในก๊าซรวมในรูป เป็นจุดอ้างอิง สำหรับวาดแทนคริสตัล (A) และกระจก (B) โครงสร้าง จุดทึบแสดงจุดคงที่อะตอม oscillate สำหรับก๊าซธรรมชาติ (C), จุดแสดง snapshot ของการกำหนดค่าหนึ่งของอะตอมตำแหน่งทันทีตำแหน่งอะตอมในผลึกมีคุณสมบัติเรียกว่าสั่งระยะไกลหรือระยะเวลาการทำไทหมิง ตำแหน่งซ้ำในพื้นที่ในอาร์เรย์ปกติ ในรูป 2A ในแข็งเป็นไป ระยะเวลาการทำไทหมิงจะขาด ตามที่ระบุไว้ในรูปที่ 2B มีไม่มีใบสั่งระยะไกล อะตอมจะไม่สุ่มกระจายในพื้นที่ อย่างไรก็ตาม เป็นแก๊สในรูป 2C. ในแก้วตัวอย่างแสดงในรูป แต่ละอะตอมได้อะตอมที่อยู่ใกล้บ้านเพื่อนบ้านสามที่ระยะทางเดียวกัน (เรียกว่าความยาวพันธะเคมี) จากมัน เช่นเดียวกับคริสตัลที่สอดคล้องกัน ของแข็งทั้งหมด ผลึก และ สัณฐาน มีช่วงสั้น ๆ (อะตอมขนาด) สั่ง (ดังนั้น สัณฐาน อย่างแท้จริง "โดยรูปแบบหรือโครงสร้าง คำเป็นจริง misnomer ในบริบทของแข็งไปแสดงมาตรฐาน) ใบช่วงสั้น ๆ ชัดเจนเป็นผลจากสารเคมียึดเกาะระหว่างอะตอม การถือของแข็งด้วยกันนอกจากแก้วและแข็งไปเงื่อนไข เงื่อนไขอื่น ๆ ในการใช้รวม noncrystalline แข็งและตาแข็ง สัณฐานแข็ง และ noncrystalline แข็งมีเงื่อนไขเพิ่มเติม ในขณะที่แก้วและแข็งตาประวัติจองไว้สำหรับแข็งเป็นไปโดยรวดเร็วเย็น (ชุบแข็ง) ของการละลายได้ดังเช่นในสถานการณ์ที่ 2 ของรูปที่ 3รูปที่ 3 ซึ่งควรจะอ่านจากขวาไปซ้าย บ่งชี้สถานการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นเมื่อเย็นทำให้จำนวนอะตอมข้นจากระยะก๊าซ ในเฟสของเหลว และ ในเฟสของแข็ง สองชนิด อุณหภูมิถูกลงจุดตามแนวนอน ในขณะที่ปริมาณที่ครอบครอง โดยวัสดุถูกลงจุดในแนวตั้ง จุดเดือดคืออุณหภูมิ Tb, Tf เป็นจุดตรึง (หรือละลาย) และ Tg คือ อุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว ในสถานการณ์สมมติ 1 ของเหลวค้างที่ Tf เข้าเป็นผลึกของแข็ง มีการต่อเนื่องทันทีทันใดในปริมาณ เมื่อความร้อนเกิดขึ้นช้า ปกติสิ่งที่เกิดขึ้น ที่สูงพอเย็นราคา อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่วัสดุแสดงพฤติกรรมแตกต่างกัน และตามเส้นทางที่ 2 การสถานะของแข็ง ข้าม Tf และสถานะของเหลวยังคงมีอยู่จนกว่าจะถึงอุณหภูมิต่ำกว่า Tg และรู้สถานการณ์สมมติแข็งตัว เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิแคบ ๆ ใกล้ Tg กลา: ของเหลวค้างเป็นแข็งเป็นไปกับไม่ต่อเนื่องทันทีทันใดในปริมาณอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว Tg เป็นคมกำหนดเป็น Tf Tg ดังเลื่อนลงเล็กน้อยเมื่ออัตราการเย็นจะลดลง เหตุผลสำหรับปรากฏการณ์นี้คือ การอาศัยอุณหภูมิสูงของเวลาตอบสนองโมเลกุล ซึ่งกรุณาระบุ โดยค่าสั่งขนาดที่แสดงตามขนาดด้านบนของรูปที่ 3 เมื่ออุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่า Tg เวลาตอบรับสำหรับการปรับปรุงใหม่โมเลกุลกลายเป็นขนาดใหญ่กว่าถึงสมมติฐานครั้ง เพื่อให้เคลื่อนไหว liquidlike (รูปที่ 1 ขวา) หายไป และค่าอะตอมจะแช่ลงใน ชุดของตำแหน่งคงที่อะตอมจะเชื่อมโยง (ตัวเลข 1 ด้านซ้าย และ 2B)บางตำราอธิบายแว่นตาเป็นของเหลวหนืดที่ undercooled ผล แต่นี้ไม่ถูกต้องจริง ไปส่วนของเส้นทางที่ 2 ป้ายของเหลวในรูปที่ 3 มันเป็นส่วนอยู่ระหว่าง Tf และ Tg ที่เกี่ยวข้องอย่างถูกต้องกับคำอธิบายของวัสดุที่เป็นของเหลวที่ undercooled (undercooled หมายที่อุณหภูมิต่ำ Tf) แต่ด้านล่าง Tg ในแก้ว แข็งใช่กแห่ง (แสดงคุณสมบัติความยืดหยุ่นกับเฉือน) ลาดต่ำสุดของคริสตัล และแก้วสายส่วนของรูปที่ 3 เปรียบเทียบกับความลาดชันสูงของของเหลวส่วนสะท้อนความจริงที่ว่า ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวของของแข็งมีขนาดเล็กเมื่อเปรียบเทียบกับที่ของของเหลว

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ผลึกและสัณฐาน: มีสองชั้นหลักของของแข็งมี สิ่งที่แตกต่างจากพวกอีกคนหนึ่งที่เป็นธรรมชาติของโครงสร้างอะตอมขนาดของพวกเขา ความแตกต่างที่สำคัญจะมีการแสดงในรูปที่ 2 คุณสมบัติเด่นของการจัดอะตอมในของแข็งอสัณฐาน (ที่เรียกว่าแก้ว) เมื่อเทียบกับผลึกจะแสดงในรูปสำหรับโครงสร้างสองมิติ; ประเด็นสำคัญดำเนินไปยังที่เกิดขึ้นจริงโครงสร้างสามมิติของวัสดุที่แท้จริง นอกจากนี้ยังรวมอยู่ในรูปที่เป็นจุดอ้างอิงเป็นร่างของการจัดเรียงอะตอมในก๊าซ สำหรับภาพวาดที่เป็นตัวแทนของคริสตัล (A) และแก้ว (B) โครงสร้างจุดแข็งแสดงว่าจุดคงที่เกี่ยวกับการที่อะตอมสั่น; สำหรับก๊าซ (C), จุดแสดงถึงภาพรวมของการกำหนดค่าหนึ่งของตำแหน่งอะตอมทันทีได้. ตำแหน่งอะตอมในผลึกจัดแสดงคุณสมบัติที่เรียกว่าการสั่งซื้อในระยะยาวหรือระยะเวลาแปล; ตำแหน่งซ้ำในพื้นที่ในอาร์เรย์ปกติเช่นเดียวกับในรูปที่ 2A ในสัณฐานของแข็งช่วงแปลขาด ตามที่ระบุไว้ในรูปที่ 2B ไม่มีการสั่งซื้อระยะยาว อะตอมจะไม่กระจายแบบสุ่มในพื้นที่อย่างไรก็ตามในขณะที่พวกเขาอยู่ในก๊าซในรูป 2C ในตัวอย่างแก้วแสดงในรูปแต่ละอะตอมมีสามอะตอมที่ใกล้ที่สุดเพื่อนบ้านที่มีระยะห่าง (เรียกว่าความยาวพันธะเคมี) จากมันเช่นเดียวกับในคริสตัลที่สอดคล้องกัน ของแข็งทั้งหมดทั้งผลึกและสัณฐานแสดงช่วงสั้น (อะตอมขนาด) การสั่งซื้อ (ดังนั้นคำสัณฐานอย่างแท้จริง "โดยไม่มีรูปแบบหรือโครงสร้าง" เป็นจริงการเรียกชื่อผิดในบริบทของการแสดงออกมาตรฐานสัณฐานของแข็ง.) The ที่ดีที่กำหนดเพื่อระยะสั้นเป็นผลมาจากพันธะเคมีระหว่างอะตอมซึ่งเป็น ความรับผิดชอบสำหรับการถือครองของแข็งด้วยกัน. นอกจากเงื่อนไขสัณฐานของแข็งและแก้วคำอื่น ๆ ในการใช้งานรวมถึง noncrystalline ของแข็งและน้ำเลี้ยงของแข็ง สัณฐานของแข็งและ noncrystalline ของแข็งเป็นคำทั่วไปมากขึ้นในขณะที่แก้วและน้ำเลี้ยงของแข็งในอดีตได้รับการสงวนไว้สำหรับของแข็งอสัณฐานจัดทำขึ้นโดยการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (ดับ) ของละลายเป็นในสถานการณ์ที่ 2 รูปที่ 3 รูปที่ 3 ซึ่งควรจะอ่านจาก ขวาไปซ้ายแสดงให้เห็นทั้งสองประเภทของสถานการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อการระบายความร้อนทำให้จำนวนที่กำหนดของอะตอมรวมตัวจากก๊าซลงในของเหลวและจากนั้นเข้าสู่ขั้นตอนที่เป็นของแข็ง อุณหภูมิพล็อตในแนวนอนในขณะที่ปริมาณที่ถูกครอบครองโดยวัสดุที่พล็อตในแนวตั้ง วัณโรคอุณหภูมิจุดเดือดลุยเป็นแช่แข็ง (หรือละลาย) จุดและสาวประเภทสองเป็นแก้วเปลี่ยนอุณหภูมิ ในสถานการณ์สมมติ 1 ค้างของเหลวที่ Tf เป็นผลึกของแข็งที่มีความต่อเนื่องอย่างกระทันหันในปริมาณมาก เมื่อระบายความร้อนที่เกิดขึ้นอย่างช้า ๆ นี้มักจะเป็นสิ่งที่เกิดขึ้น ในอัตราการระบายความร้อนที่สูงพอสมควร แต่วัสดุส่วนใหญ่แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันและปฏิบัติตามเส้นทางที่ 2 ไปยังรัฐที่เป็นของแข็ง TF ถูกละเลยและรัฐยังคงมีสภาพคล่องจนอุณหภูมิต่ำ Tg ถึงสถานการณ์และการแข็งตัวที่สองคือตระหนัก ในช่วงอุณหภูมิแคบ ๆ ใกล้ Tg เปลี่ยนแก้วเกิดขึ้น: ของเหลวค้างเป็นของแข็งอสัณฐานโดยไม่มีการหยุดชะงักอย่างกระทันหันในปริมาณมาก. อุณหภูมิคล้ายแก้ว Tg ไม่ได้ตามที่กำหนดไว้อย่างรวดเร็วเป็น Tf; TG เลื่อนลงเล็กน้อยเมื่ออัตราการเย็นตัวจะลดลง เหตุผลสำหรับปรากฏการณ์นี้คือการพึ่งพาสูงชันอุณหภูมิของเวลาการตอบสนองในระดับโมเลกุลที่ระบุหยาบโดยมูลค่าการสั่งซื้อของขนาดที่แสดงตามขนาดด้านบนของรูปที่ 3 เมื่ออุณหภูมิจะลดลงด้านล่าง Tg เวลาการตอบสนองสำหรับโมเลกุล ปรับปรุงใหม่จะกลายเป็นมากมีขนาดใหญ่กว่าครั้งที่สามารถเข้าถึงได้ทดลองเพื่อให้ liquidlike Mobility (รูปที่ 1 จากขวา) หายไปและการกำหนดค่าอะตอมกลายเป็นแช่แข็งเป็นชุดของตำแหน่งที่คงที่อะตอมจะถูกผูก (รูปที่ 1 ซ้ายและ 2B). บางตำรา ไม่สมควรอธิบายแก้วเป็นของเหลวหนืดหนาวไม่พอ แต่นี้ไม่ถูกต้องจริง พร้อมเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางที่ 2 ของเหลวที่มีข้อความในรูปที่ 3 ก็เป็นส่วนหนึ่งนอนอยู่ระหว่าง Tf และสาวประเภทสองที่มีความเกี่ยวข้องอย่างถูกต้องกับคำอธิบายของวัสดุที่เป็นของเหลวหนาวไม่พอ (หนาวไม่พอหมายความว่าอุณหภูมิของมันอยู่ด้านล่าง Tf) แต่ด้านล่าง Tg ในเฟสแก้วมันเป็นสุจริตของแข็ง (จัดแสดงคุณสมบัติเช่นตึงยืดหยุ่นกับเฉือน) ลาดต่ำของคริสตัลและสายแก้วส่วนของรูปที่ 3 ในการเปรียบเทียบกับความลาดชันสูงของส่วนของเหลวที่สะท้อนให้เห็นถึงความจริงที่ว่าค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวทางความร้อนของของแข็งที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับที่ของของเหลว