Конспект урока + презентация по физике для 10 класса по теме "Кристаллические и аморфные тела".

Конспект урока по физике для 10 класса

по теме  «Кристаллические и аморфные тела»

Тип урока:  изучение нового материала.

Цель урока: Раскрыть основные свойства кристаллических и аморфных тел. Показать применение кристаллов в технике.

Задачи

Образовательная:

сформировать у обучающихся, понятия кристалл, аморфное тело, монокристалл, поликристалл, изучить  свойства кристаллов и аморфных тел.

Развивающая:

развивать познавательный  интерес к предмету, наблюдательность, способность анализировать и делать выводы из наблюдаемых явлений, способность обобщать полученные результаты,  навыки самостоятельной работы с информацией

Воспитательная:

формирование научного мировоззрения, воспитывать чувство  самостоятельности, организованности, ответственности.

Оборудование для учителя: проектор, компьютер, интерактивная доска, презентация «Кристаллические и аморфные теля», модели кристаллических решёток, кристаллы выращенные учащимися, при подготовке к уроку, сосуд с горячей водой, видеофрагмент «Познавательное о кристаллах»

Оборудование для  учащихся: коллекции минералов, линза, набор для исследования веществ (пробирка с кристаллическим веществом, пробирка с аморфным веществом, пакетик с натриевой солью, пустая пробирка термометр, секундомер), нетбуки.

План урока

1.      Организационный момент.

2.      Постановка цели.

3.      Изучение нового материала.

4.      Первичное закрепление

5.      Рефлексия

6.      Домашнее задание

Ход урока

Организационный момент.

Постановка цели.

   «Пора чудес пришла, и нам подыскивать приходится причины всему, что совершается на свете» так писал Уильям Шекспир. В окружающем нас мире  с веществами  происходят различные физические и химические процессы. И, несмотря на многообразие  веществ,  они могут находиться только в трёх агрегатных состояниях. Сегодня на уроке вы познакомитесь с кристаллическими и аморфными телами  и их свойствам.

Разделение класса на группы.

Изучение нового материала.

«...Подобен чуду рост кристалла,
 Когда обычная вода,
 Мгновение помедлив, стала
 Сверкающим осколком льда.
 Луч света, затерявшись в гранях,

Рассыплется на все цвета…

 И нам тогда понятней станет,
 Какой бывает красота…»

                                                      Леонтьев Павел

С древних времен кристаллы привлекали человека своей  красотой. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и раньше. Когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения.

   Кристаллы - это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.

Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов.

  Для наглядного представления строения  кристаллов используются  кристаллические решетки. В узлах решётки располагаются центры атомов или молекул данного вещества. Атомы в кристаллах плотно упакованы, расстояние между их центрами приблизительно равно размеру частиц. В изображении кристаллических решёток указывается только положение центров атомов.

       В каждой кристаллической решетке можно выделить элемент минимального размера, который называется элементарной ячейкой. Вся кристаллическая решетка может быть построена путем параллельного переноса  элементарной ячейки по некоторым направлениям. Примеры простых кристаллических решёток: 1 – простая кубическая решетка; 2 – гранецентрированная кубическая решетка; 3 – объемно-центрированная кубическая решетка; 4 – гексагональная решетка. Кристаллические решетки металлов часто имеют форму шестигранной призмы (цинк, магний), гранецентрированного куба (медь, золото) или объемно центрированного куба (железо). 

  Известный русский кристаллограф Евграф Степанович  Фёдоров установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно.

  Кристаллы могут иметь форму различных призм, основанием которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник. Поэтому кристаллы имеют плоские грани. Например, крупинка обычной поваренной соли имеет плоские грани, составляющие друг с другом прямые углы. Это можно заметить, рассматривая соль с помощью лупы.

  Идеальные формы кристаллов симметричны. По выражению Евграфа Степановича Фёдорова, кристаллы блещут симметрией. В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: плоскость симметрии, ось симметрии, центр симметрии. Кристалл в форме куба (NaCl , KCl и др.) имеет девять плоскостей симметрии,  тринадцать  осей  симметрии, кроме того, он имеет центр симметрии. Всего в кубе 23 элемента симметрии. 

   Правильная внешняя форма не единственное и даже не самое главное следствие упорядоченного строения кристалла. Главное свойство кристаллов анизотропия - это зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления.

   У кристаллов по разным направлениям обнаруживается различная механическая прочность. Например, кусок слюды легко расслаивается в одном из направлений на тонкие пластинки, но разорвать его в направлении, перпендикулярном пластинкам, гораздо труднее.

   Легко расслаивается в одном направлении кристалл графита. Слои образованы рядом параллельных сеток, состоящих из атомов углерода. Атомы располагаются в вершинах правильных шестиугольников. Расстояние между слоями сравнительно велико - примерно в 2 раза больше, чем длина стороны шестиугольника, поэтому связи между слоями менее прочны, чем связи внутри них.

   От направления зависят и оптические свойства кристаллов. Так, кристалл кварца по-разному преломляет свет в зависимости от направления падающих на него лучей.   Многие кристаллы по-разному проводят тепло и электрический ток в различных направлениях.

   Металлы имеют кристаллическую структуру. Но если взять сравнительно большой кусок металла, то его кристаллическое строение никак не проявляется, ни во внешнем виде, ни в его физических свойствах. Почему металлы в обычном состоянии не обнаруживают анизотропии?

    Оказывается, металл состоит из огромного количества сросшихся друг с другом маленьких кристалликов. Под микроскопом или даже с помощью лупы их нетрудно рассмотреть, особенно на свежем изломе металла. Свойства каждого кристаллика зависят от направления, но кристаллики ориентированы по отношению друг к другу беспорядочно. В результате все направления внутри металлов равноправны и свойства металлов одинаковы по всем направлениям.

    Одиночные кристаллы - монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям.

  Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллом. Большинство кристаллических тел - поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов.

Просмотр видео «Познавательное о кристаллах»

Задание № 1 работа в группах

Рассмотрите коллекцию минералов. Запишите название минералов имеющих кристаллическое строение.

Задание № 2  работа в группах

Свойства кристаллов используется в различных устройствах и приборах. Вам необходимо изучить информацию о применении кристаллов. И записать результаты работы в таблицу.

Используют нетбуки  или раздаются карточки. «Приложение 1»

  Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в сооружениях, построенных из твердых тел. Орудия труда, машины также сделаны из твердых тел. Но не все твёрдые тела – кристаллы. Кроме кристаллических тел существуют - аморфные тела. Примером аморфных тел являются смола, стекло, канифоль, сахарный леденец и др.

Часто одно и то же вещество может находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Например, кварц SiO₂ может быть как в кристаллической, так и в аморфной форме (кремнезем). У аморфных тел нет строгого порядка в расположении атомов. Только ближайшие атомы-соседи располагаются в некотором порядке   По расположению атомов и по их поведению аморфные тела аналогичны жидкостям.

   Кристаллическую форму кварца схематически можно представить в виде решетки из правильных шестиугольников. Аморфная структура кварца также имеет вид решетки, но неправильной формы. Наряду с шестиугольниками в ней встречаются пяти- и семиугольники. Аморфные тела – это твёрдые тела, где сохраняется только ближний порядок в расположении атомов. «Слайд 14»

Задание № 3 работа в группах

С помощью тренажёра рассортировать вещества и определить их  принадлежность к кристаллам или аморфным телам.

Модуль содержит ячейки с названиями типа их строения и формулы некоторых веществ. Ученику предлагается распределить предлагаемые вещества по типу их строения путем переноса формулы в соответствующую ячейку.

  Все аморфные тела изотропны, т. е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям.  При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно твердым телам, и текучесть, подобно жидкости. Так, при кратковременных воздействиях (ударах) они ведут себя как твердые тела и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии аморфные тела текут. В этом вы можете убедиться сами, если запасетесь терпением. Проследите за куском смолы, который лежит на твердой поверхности. Постепенно смола по ней растекается, и, чем выше температура смолы, тем быстрее это происходит.

  С течением времени некристаллическое вещество может «переродиться», или, точнее, закристаллизоваться, частицы в них собираются в правильные ряды. Только срок для разных веществ различен: для сахара это несколько месяцев, а для камня — миллионы лет. Пусть леденец полежит спокойно месяца два-три. Он покроется рыхлой корочкой. Посмотрите на нее в лупу: это мелкие кристаллики сахара. В некристаллическом сахаре начался рост кристаллов. Подождите еще несколько месяцев — и уже не только корочка, но и весь леденец закристаллизуется. Даже наше обыкновенное оконное стекло может закристаллизоваться. Очень старое стекло становится иногда совершенно мутным, потому, что в нем образуется масса мелких непрозрачных кристаллов.

   Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твердые тела. Текучестью они почти не обладают, но по мере повышения температуры постепенно размягчаются и их свойства все более и более приближаются к свойствам жидкостей. Это происходит потому, что с ростом температуры постепенно учащаются перескоки атомов из одного положения равновесия в другое. Определенной температуры плавления у аморфных тел, в отличие от кристаллических, нет. Они не имеют постоянной температуры плавления и обладают текучестью. Аморфные тела изотропны, при низких температурах они ведут себя подобно кристаллическим телам, а при высокой подобны жидкостям.

Задание № 4 работа в группах

Предлагаю вам на опыте убедиться, что кристаллические тела имеют определённую температуру плавления. Проведите исследование  изменение  со временем температуры веществ.  Выяснить какое из тел является кристаллическим, а какое аморфным.

Результаты измерений записать в таблицу.  «Приложение 2»

Подведение итогов эксперимента.

  Крупные одиночные кристаллы, имеющие свою правильную форму, в природе встречаются очень редко. Но такой кристалл можно вырастить в искусственных условиях. Кристаллизация может происходить из :раствора, расплава, газообразного состояния вещества.

  Из раствора кристалл выращивают обычно таким образом

Вначале в воде растворяют достаточное количество  кристаллического вещества. При этом раствор подогревают до тех пор, пока вещество полностью не растворится. Затем раствор медленно охлаждают, переводя его тем самым в пересыщенное состояние. В пересыщенный раствор подмешивают затравку. Если, в течение всего времени кристаллизации, поддерживать температуру и плотность раствора одинаковыми во всём объёме, то в процессе роста кристалл примет правильную форму.

  Презентация проекта подготовленного учащимися «Выращивание кристаллов»

Первичное закрепление.

Задание № 5  «Проверь себя»

Тест из 5 заданий встроен в презентацию.

Задание № 6  индивидуальная работа

Проверить свои знания по пройденной теме вы сможете, ответив на вопросы теста.  При выполнении задания вы можете пользоваться  конспектом и учебным информационным модулем «Аморфные и кристаллические тела»

 Информационный модуль посвящен теме «Аморфные и кристаллические тела» средней школы. Помимо иллюстрированных гипертекстовых материалов в него входит интерактивная модель «Строение кристаллов»

Тест, включает 6 интерактивных заданий различных типов с возможностью автоматизированной проверки для аттестации по теме «Аморфные тела. Кристаллические тела» средней школы

Рефлексия

Ваше отношение к уроку?

Было ли вам интересно на уроке?

Какую бы вы поставили себе оценку за урок?

Домашнее задание  §75,76

Дополнительное задание. Создание презентаций «Применение кристаллов в быту», «Самые крупные кристаллы», «Жидкие кристаллы» и др.

Литература

·         Физика :учебник для 10 класса.  Авторы: Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий

М.: Просвещение, 2010.   

·         Кристаллы. Леонтьев Павел. http://www.stihi.ru/2001/09/01-282

·         http://fcior.edu.ru/card/1655/trenazher-kristallicheskie-i-amorfnye-veshestva.html

Модуль содержит ячейки с названиями типа их строения и формулы некоторых веществ. Ученику предлагается распределить предлагаемые вещества по типу их строения путем переноса формулы в соответствующую ячейку.

·         http://fcior.edu.ru/card/6558/amorfnye-i-kristallicheskie-tela.html

Информационный модуль посвящен теме «Аморфные и кристаллические тела» средней школы. Помимо иллюстрированных гипертекстовых материалов в него входит интерактивная модель «Строение кристаллов»

·         http://fcior.edu.ru/card/1716/amorfnye-i-kristallicheskie-tela.html

Тест, включает 6 интерактивных заданий различных типов с возможностью автоматизированной проверки для аттестации по теме «Аморфные тела. Кристаллические тела» средней школы

• 1 слайд

  Кристаллические
  и аморфные тела
  Автор презентации: учитель физики МБ ОУ Газопроводской СШ Шашунькина Л. В.
  

• 2 слайд

  «...Подобен чуду рост кристалла,
  Когда обычная вода,
  Мгновение помедлив, стала
  Сверкающим осколком льда.
  Луч света, затерявшись в гранях,
  Рассыплется на все цвета…
  И нам тогда понятней станет,
  Какой бывает красота…»
  
  
  
  
  Леонтьев Павел
  

• 3 слайд

  Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.
  

• 4 слайд

  Примеры кристаллов
  Алмаз
  Изумруд
  Рубин
  Аметист
  Кварц
  Малахит
  

• 5 слайд

  Кристаллическая решётка
  Примеры простых кристаллических решёток:
  1 – простая кубическая; 2 – гранецентрированная кубическая; 3 – объёмно-центрированная кубическая;
  4 – гексагональная
  
  
  
  

• 6 слайд

   Установил, что в природе может существовать только 230 различных пространственных групп, охватывающих все возможные кристаллические структуры
  
  Евграф Степанович Фёдоров
  (1853-1919)
  
  

• 7 слайд

  Свойства кристаллов
  У кристаллов плоские грани
  
  

• 8 слайд

  Свойства кристаллов
  Правильная симметричная форма
  
  

• 9 слайд

  Свойства кристаллов
  Анизотропия – это зависимость физических свойств от выбранного в кристалле направления
  
  графит
  слюда
  

• 10 слайд

  Свойства кристаллов
  Кварц
  

• 11 слайд

  Металлы имеют кристаллическое
  строение
  Железо
  Серебро
  

• 12 слайд

  Монокристаллы –
  одиночные кристаллы.
  

• 13 слайд

  Поликристаллы – это твёрдые тела, состоящие из множества монокристаллов
  

• 14 слайд

  Мы живем на поверхности твердого тела – земного шара, в сооружениях, построенных из твердых тел. Орудия труда, машины также сделаны из твердых тел. Они повсеместно.
  И мы не смогли бы существовать без них.
  

• 15 слайд

  Не все твёрдые тела - кристаллы
  Твёрдые тела
  Аморфные тела
  Кристаллические тела
  

• 16 слайд

  Примеры аморфных тел
  Смола
  Стекло
  Канифоль
  Леденец
  

• 17 слайд

  Кварц в аморфном и кристаллическом состоянии
  Кристалл – дальний
  порядок атомов
  Аморфная структура-
  ближний порядок атомов
  

• 18 слайд

  Свойства аморфных тел
  Изотропия (физические свойства одинаковы по всем направлениям)
  Упругость (свойство твёрдых тел)
  Текучесть (свойство жидкостей)
  
  При низких температурах по свойствам напоминают твёрдые тела, а при увеличении температуры всё более приближаются к свойствам жидкостей.
  
  

• 19 слайд

  Плавление кристаллических и аморфных тел
  Кристалл
  Аморфное тело
  t,мин
  t, С
  t,мин
  t, С
  

• 20 слайд

  
  Наиболее распространёнными способами искусственного выращивания монокристаллов являются кристаллизация из раствора и из расплава.
  
  
  Выращивание кристаллов
  

• 21 слайд

  Проверь себя
  Какой вывод о свойствах молекул можно сделать из наблюдений за растяжением твёрдых тел?
  между молекулами действуют силы отталкивания 
  молекулы движутся хаотично
  взаимодействия между молекулами не существует
  между молекулами действуют силы притяжения
  
  
  

• 22 слайд

  Проверь себя
  Какое свойство отличает большинство кристаллов от аморфных тел?
  Прочность
  Анизотропрость
  Прозрачность
  Изотропрость
  
  
  

• 23 слайд

  Проверь себя
  Что такое анизотропность?
  Независимость физических свойств от определённой температуры плавления
  Зависимость физических свойств от определённой температуры плавления
  Независимость физических свойств от направления внутри кристалла
  Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла
  
  
  
  

• 24 слайд

  Проверь себя
  Какое из перечисленных свойств характерно только для кристаллического тела?
  Прозрачность
  Определённая температура плавления
  Прочность
  Изотропность
  
  
  

• 25 слайд

  Проверь себя
  
  Множество одиночных кристаллов - это...
  
  монокристалл
  поликристалл
  
  Одиночный кристалл – это…
  
  монокристалл
  поликристалл
  

• 26 слайд

  Домашнее задание:
  § 75, § 76
  

• 27 слайд

  Спасибо за внимание.
  

• 28 слайд

  Верный ответ
  

• 29 слайд

  Ошибка
  

Приложение 2

Перед выполнением задания пробирки с кристаллическим и аморфным веществом помещают в горячую воду 80-90° С.

Задание. Наблюдение за отвердеванием кристаллического и аморфного тела.

Цель работы: Проведите исследование  изменение  со временем температуры веществ.  Выяснить какое из тел является кристаллическим, а какое аморфным.

Оборудование: термометр,  секундомер,  пробирка с  кристаллическим веществом, пробирка аморфным веществом, стакан с водой комнатной температуры, штатив лабораторный.

Дополнительное оборудование: сосуд с горячей водой (один на класс).

   В пробирку с расплавленным веществом вводят термометр и опускают ее в стакан с водой комнатной температурой. Термометр закрепляют лапкой штатива так, чтобы его резервуар оказался примерно в центре объема расплавленного вещества, и с интервалом в 1 минуту записывают его показания.

Результаты измерений удобно заносить в таблицу:

t, мин
Т,°С

    Постройте графики зависимости температуры вещества от времени наблюдения.

   Сравнивая графики отвердевания кристаллического и аморфного веществ, сделайте вывод о принадлежности к кристаллам или аморфным телам.

Приложение 1

Применение кристаллов

Алмаз. Около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности. Алмазные инструменты используются для обработки деталей из самых твёрдых материалов, для бурения скважин при разведке и добыче полезных ископаемых, служат опорными камнями в хронометрах высшего класса для морских судов и других, особо точных приборах. На алмазных подшипниках не обнаруживается никакого износа даже после 25 млн оборотов. Высокая теплопроводность алмаза позволяет использовать его в качестве теплоотводящей подложки в полупроводниковых электронных микросхемах.

Конечно, алмазы используются и в ювелирных изделиях – это бриллианты.

Рубин. Высокая твёрдость рубинов, или корундов, обусловила их широкое применение в промышленности. Из 1 кг синтетического рубина получается около 40 000 опорных камней для часов. Незаменимыми оказались рубиновые стержни-нитеводители на фабриках по изготовлению химического волокна. Они практически не изнашиваются, в то время как нитеводители из самого твёрдого стекла при протяжке через них искусственного волокна изнашиваются за несколько дней.

Новые перспективы для широкого применения рубинов в научных исследованиях и в технике открылись с изобретением рубинового лазера, в котором рубиновый стержень служит мощным источником света, испускаемого в виде тонкого луча.

 Жидкие кристаллы.

 Это необычные вещества, которые совмещают в себе свойства кристаллического твёрдого тела и жидкости. Подобно жидкостям они текучи, подобно кристаллам обладают анизотропией. Строение молекул жидких кристаллов таково, что концы молекул очень слабо взаимодействуют друг с другом, в то же время боковые поверхности взаимодействуют очень сильно и могут прочно удерживать молекулы в едином ансамбле.

Жидкие кристаллы: смектические (слева) и холестерические (справа)

Наибольший интерес для техники представляют холестерические жидкие кристаллы. В них направление осей молекул в каждом слое немного отличается друг от друга. Углы поворота осей зависят от температуры, а от угла поворота зависит окраска кристалла. Эта зависимость используется в медицине: можно непосредственно наблюдать распределение температуры по поверхности человеческого тела, а это важно для выявления скрытых под кожей очагов воспалительного процесса. Для исследования изготовляют тонкую полимерную плёнку с микроскопическими полостями, заполненными холестериком. Когда такую плёнку накладывают на тело, то получается цветное отображение распределения температуры. Этот же принцип используется в жидкокристаллических термометрах.

Наиболее широкое применение жидкие кристаллы получили в буквенно-цифровых индикаторах электронных часов, микрокалькуляторов и т.д. Нужная цифра или буква воспроизводится с помощью комбинации небольших ячеек, выполненных в виде полосок. Каждая ячейка заполнена жидким кристаллом и имеет два электрода, на которые подаётся напряжение. В зависимости от величины напряжения, «загораются» те или иные ячейки. Индикаторы можно делать чрезвычайно миниатюрными, они потребляют мало энергии.

Жидкие кристаллы применяются в различного рода управляемых экранах, оптических затворах, плоских телевизионных экранах.

Полупроводники. Исключительная роль выпала на долю кристаллов в современной электронике. Многие вещества в кристаллическом состоянии не являются такими хорошими проводниками электричества, как металлы, но их нельзя отнести и к диэлектрикам, т.к. они не являются и хорошими изоляторами. Такие вещества относят к полупроводникам. Это большинство веществ, их общая масса составляет 4/5 массы земной коры: германий, кремний, селен и др., множество минералов, различные оксиды, сульфиды, теллуриды и др.

Наиболее характерным свойством полупроводников является резкая зависимость их удельного электрического сопротивления под воздействием различных внешних воздействий: температуры, освещения. На этом явлении основана работа таких приборов, как термисторы, фоторезисторы.

Объединяя полупроводники различного типа проводимости, можно пропускать электрический ток только в одном направлении. Это свойство широко используется в диодах, транзисторах.

Исключительно малые размеры полупроводниковых приборов, иногда всего в несколько миллиметров, долговечность, связанная с тем, что их свойства мало меняются со временем, возможность легко изменять их электропроводность открывают широкие перспективы использования полупроводников сегодня и в будущем.

 Полупроводники в микроэлектронике.

Интегральной микросхемой называют совокупность большого числа взаимосвязанных компонентов – транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов, соединительных проводов, изготовленных на одном кристалле. При изготовлении интегральной схемы на пластинку из полупроводника (обычно это кристаллы кремния) наносятся последовательно слои примесей, диэлектриков, напыляются слои металла. В результате на одном кристалле формируется несколько тысяч электрических микроприборов. Размеры такой микросхемы обычно 5 5 мм, а отдельных микроприборов – порядка 10^–6 м.

В последнее время всё чаще стали обсуждать возможность создания электронных микросхем, в которых размеры элементов будут сопоставимы с размерами самих молекул, т.е. порядка 10^–9–10^–10 м. Для этого на очищенную поверхность монокристалла никеля или кремния с помощью туннельного микроскопа напыляются небольшие количества атомов или молекул других веществ. Поверхность кристалла охлаждается до –269 °С, чтобы исключить заметные перемещения атомов вследствие теплового движения. Размещение отдельных атомов в заданных местах открывают фантастические возможности создания хранилищ информации на атомном уровне. Это уже предел «миниатюризации».

Вольфрам и молибден.

На современном уровне технического развития резко возросли скорости нагрева и охлаждения деталей приборов и машин, значительно увеличился интервал температур, при которых им приходится работать. Очень часто требуется длительная работа при очень высоких температурах, в агрессивных средах. Также необходимы машины, способные выдерживать большое число температурных циклов.

При таких сложных условиях эксплуатации детали и целые узлы многих машин и приборов очень быстро изнашиваются, покрываются трещинами и разрушаются. Для работы при высоких температурах широко применяются тугоплавкие металлы, например, молибден и вольфрам.монокристаллы вольфрама и молибдена, полученные при помощи зонной плавки, используются для изготовления сопел реактивных и прямоточных воздушно-реактивных двигателей, обшивок головных частей ракет, ионных двигателей, турбин, атомных силовых установок и во многих других устройствах и механизмах. Поликристаллические вольфрам и молибден применяются для изготовления анодов, катодов, нитей накаливания в лампах, высокотемпературных электрических печей.

 Кварц.

Это диоксид кремния, один из самых распространённых минералов земной коры, по сути, песок. Природные кристаллы кварца имеют размеры от песчинок до нескольких десятков сантиметров, встречаются кристаллы размером до одного метра и более. Чистый кристалл кварца бесцветен. Ничтожные посторонние примеси вызывают разнообразную окраску. Прозрачные бесцветные кристаллы – это горный хрусталь, фиолетовые – аметист, дымчатые – раухтопаз. Оптические свойства кварца обусловили широкое применение его в оптическом приборостроении: из него делают призмы для спектрографов, монохроматоров. Кварц в отличие от стекла хорошо пропускает ультрафиолетовое излучение, поэтому из него изготавливают специальные линзы, применяемые в ультрафиолетовой оптике.

Кварц также обладает пьезоэлектрическими свойствами, т.е. способен преобразовывать механическое воздействие в электрическое напряжение. Благодаря этому свойству кварц широко применяется в радиотехнике и электронике – в стабилизаторах частоты (в том числе и в часах), всевозможных фильтрах, резонаторах и т.д. С помощью кристаллов кварца возбуждают (и измеряют) малые механические и акустические воздействия.

Из плавленного кварца изготавливают тигли, сосуды и другие ёмкости для химических лабораторий.