В този урок ще изучаваме понятието „специфична топлина на топене“. Тази стойност характеризира количеството топлина, което трябва да се предаде на 1 kg вещество при неговата точка на топене, така че твърдо състояниепревърнати в течност (или обратното).
Ще проучим формулата за намиране на количеството топлина, което е необходимо за стопяване (или се отделя по време на кристализация) на дадено вещество.
Тема: Агрегатни състояния на материята
Урок: Специфична топлина на топене
Този урок е посветен на основната характеристика на топенето (кристализацията) на веществото - специфичната топлина на топене.
В миналия урок засегнахме въпроса: как се променя вътрешната енергия на тялото по време на топенето?
Открихме, че когато се добави топлина, вътрешната енергия на тялото се увеличава. В същото време знаем, че вътрешната енергия на тялото може да се характеризира с такова понятие като температура. Както вече знаем, температурата не се променя по време на топенето. Следователно може да възникне подозрение, че имаме работа с парадокс: вътрешната енергия се увеличава, но температурата не се променя.
Обяснението на този факт е съвсем просто: цялата енергия се изразходва за разрушаване на кристалната решетка. Обратният процес е подобен: по време на кристализацията молекулите на веществото се комбинират в единна система, докато излишната енергия се отделя и абсорбира от външната среда.
В резултат на различни експерименти беше възможно да се установи, че едно и също вещество изисква различни количества топлина, за да го превърне от твърдо в течно състояние.
Тогава беше решено да се сравнят тези количества топлина със същата маса материя. Това доведе до появата на такава характеристика като специфичната топлина на топене.
Определение
Специфична топлина на топене- количеството топлина, което трябва да се предаде на 1 kg вещество, нагрято до точката на топене, за да се прехвърли от твърдо в течно състояние.
Същото количество се отделя при кристализацията на 1 кг вещество.
Обозначава се със специфичната топлина на топене (гръцка буква, разчетена като "ламбда" или "ламбда").
Мерни единици: . IN в този случайв измерението няма температура, тъй като по време на топене (кристализация) температурата не се променя.
За да се изчисли количеството топлина, необходимо за стопяване на вещество, се използва формулата:
Количество топлина (J);
Специфична топлина на топене (, която се търси в таблицата;
Маса на веществото.
Когато едно тяло кристализира, се изписва със знака „-“, тъй като се отделя топлина.
Пример за това е специфичната топлина на топене на лед:
. Или специфичната топлина на топене на желязото:
.
Фактът, че специфичната топлина на топене на леда се оказа по-голяма от специфичната топлина на топене на желязото, не трябва да бъде изненадващ. Количеството топлина, което определено вещество изисква за топене, зависи от характеристиките на веществото, по-специално от енергията на връзките между частиците на това вещество.
В този урок разгледахме понятието специфична топлина на топене.
В следващия урок ще научим как да решаваме задачи, свързани с нагряване и топене на кристални тела.
Референции
- Генденщайн Л. Е., Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Изд. Орлова В. А., Роизена И. И. - М.: Мнемозина.
- Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропа, 2010.
- Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Образование.
- Физика, механика и др. ().
- Готина физика ().
- Интернет портал Kaf-fiz-1586.narod.ru ().
домашна работа
Топенето е преходът на тялото от кристално твърдо състояние в течно състояние. Топенето става с поглъщането на специфична топлина на топене и е фазов преход от първи ред.
Способността да се топи се отнася до физичните свойства на дадено вещество
При нормално налягане, най-високата точка на топене сред металите е волфрамът (3422 °C), простите вещества като цяло - въглеродът (според различни източници, 3500 - 4500 °C) и сред произволните вещества - хафниевият карбид HfC (3890 °C). Можем да приемем, че хелият има най-ниската точка на топене: при нормално налягане той остава течен при произволно ниски температури.
Много вещества при нормално налягане нямат течна фаза. При нагряване те веднага преминават в газообразно състояние чрез сублимация.
Фигура 9 - Топене на лед
Кристализацията е процес на фазов преход на вещество от течно към твърдо кристално състояние с образуване на кристали.
Фазата е хомогенна част от термодинамична система, отделена от другите части на системата (други фази) чрез интерфейс, при преминаване през който химичен състав, структурата и свойствата на материята се променят рязко.
Фигура 10 - Кристализация на вода с образуване на лед
Кристализацията е процес на изолиране на твърда фаза под формата на кристали от разтвори или стопилки; в химическата промишленост процесът на кристализация се използва за получаване на вещества в тяхната чиста форма.
Кристализацията започва, когато се достигне определено ограничаващо условие, например преохлаждане на течност или пренасищане на пара, когато много малки кристали - центрове на кристализация - се появяват почти мигновено. Кристалите растат чрез свързване на атоми или молекули от течност или пара. Растежът на кристалните повърхности се извършва слой по слой; краищата на непълните атомни слоеве (стъпала) се движат по протежение на лицето, докато растат. Зависимостта на скоростта на растеж от условията на кристализация води до разнообразие от форми на растеж и кристални структури (многостенни, ламеларни, игловидни, скелетни, дендритни и други форми, структури на молив и др.). По време на кристализацията неизбежно възникват различни дефекти.
Броят на центровете за кристализация и скоростта на растеж се влияят значително от степента на преохлаждане.
Степента на преохлаждане е нивото на охлаждане на течния метал под температурата на прехода му към кристална (твърда) модификация. Необходимо е да се компенсира енергията на скритата топлина на кристализация. Първичната кристализация е образуването на кристали в метали (и сплави) по време на прехода от течно към твърдо състояние.
Специфична топлина на топене (също: енталпия на топене; има и еквивалентна концепция за специфична топлина на кристализация) - количеството топлина, което трябва да се предаде на единица маса на кристално вещество в равновесен изобарно-изотермичен процес, за да да го прехвърли от твърдо (кристално) състояние в течно (тогава същото количество топлина се отделя при кристализацията на дадено вещество).
Количество топлина при топене или кристализация: Q=ml
Изпаряване и кипене. Специфична топлина на изпарение
Изпарението е процес на преминаване на вещество от течно състояние в газообразно състояние (пара). Процесът на изпаряване е обратен на процеса на кондензация (преход от състояние на пара към течно състояние. Изпаряване (изпаряване), преход на вещество от кондензирана (твърда или течна) фаза към газообразна (пара); първи ред фазов преход.
Във висшата физика има по-развита концепция за изпарението
Изпарението е процес, при който частици (молекули, атоми) излитат (отчупват се) от повърхността на течност или твърдо вещество, с Ek > Ep.
Фигура 11 - Изпаряване над чаша чай
Специфична топлина на изпарение (изпарение) (L) -- физическо количество, показващ количеството топлина, което трябва да се предаде на 1 kg вещество, взето при точката на кипене, за да се прехвърли от течно в газообразно състояние. Специфичната топлина на изпарение се измерва в J/kg.
Кипенето е процес на изпаряване в течност (преход на вещество от течно в газообразно състояние), с появата на граници на разделяне на фазите. Точка на кипене при атмосферно наляганеобикновено се дава като една от основните физикохимични характеристики на химически чисто вещество.
Кипенето е фазов преход от първи ред. Кипенето протича много по-интензивно от изпарението от повърхността, поради образуването на центрове на изпарение, обусловени както от постигнатата температура на кипене, така и от наличието на примеси.
Процесът на образуване на мехурчета може да бъде повлиян от налягането, звукови вълни, йонизация. По-специално, балонната камера работи на принципа на кипене на микрообеми течност от йонизация по време на преминаването на заредени частици.
Фигура 12 - Вряща вода
Количество топлина по време на кипене, изпаряване на течността и кондензация на пара: Q=mL
За да се разтопи твърдо вещество, то трябва да се нагрее. И при нагряване на всяко тяло се отбелязва една любопитна особеност
Особеността е следната: температурата на тялото се повишава до точката на топене и след това спира, докато цялото тяло премине в течно състояние. След топенето температурата започва да се повишава отново, ако, разбира се, нагряването продължи. Тоест има период от време, през който загряваме тялото, но то не загрява. Къде отива топлинната енергия, която изразходваме? За да отговорим на този въпрос, трябва да погледнем вътрешността на тялото.
В твърдото вещество молекулите са подредени в определен ред под формата на кристали. Те практически не се движат, само леко се колебаят на място. За да може едно вещество да влезе в течно състояние, на молекулите трябва да се даде допълнителна енергия, за да могат да избягат от привличането на съседни молекули в кристалите. Загрявайки тялото, ние даваме на молекулите тази необходима енергия. И докато всички молекули не получат достатъчно енергия и всички кристали не бъдат унищожени, телесната температура не се повишава. Експериментите показват, че различни вещества с еднаква маса изискват различно количество топлина, за да се стопят напълно.
Тоест има определена стойност, от която зависи колко топлина трябва да поеме дадено вещество, за да се стопи?. И тази стойност е различна за различните вещества. Тази величина във физиката се нарича специфична топлина на топене на вещество. Отново, в резултат на експерименти, специфичната топлина на топене за различни веществаи събрани в специални таблици, от които може да се извлече тази информация. Специфичната топлина на топене се обозначава с гръцката буква λ (ламбда), а мерната единица е 1 J/kg.
Формула за специфична топлина на топене
Специфичната топлина на топене се намира по формулата:
където Q е количеството топлина, необходимо за стопяване на тяло с маса m.
Отново е известно от експерименти, че когато веществата се втвърдят, те отделят същото количество топлина, което е необходимо за тяхното стопяване. Молекулите, губейки енергия, образуват кристали, неспособни да устоят на привличането на други молекули. И отново, телесната температура няма да намалее, докато цялото тяло не се втвърди и докато не се освободи цялата енергия, която е изразходвана за неговото топене. Тоест, специфичната топлина на топене показва както колко енергия трябва да се изразходва, за да се стопи тяло с маса m, така и колко енергия ще бъде освободена, когато дадено тяло се втвърди.
Например, специфичната топлина на топене на вода в твърдо състояние, тоест специфичната топлина на топене на лед е 3,4 * 105 J/kg. Тези данни ви позволяват да изчислите колко енергия е необходима за топенето на лед с всякаква маса. Познавайки също специфичния топлинен капацитет на леда и водата, можете да изчислите точно колко енергия е необходима за конкретен процес, например, топене на лед с тегло 2 kg и температура - 30˚C и довеждане на получената вода до кипене. Такава информация за различни вещества е много необходима в промишлеността, за да се изчислят реалните енергийни разходи при производството на всякакви стоки.
РЕЗЮМЕ
"Топящи се тела"
Завършено:
Присяжнюк Олга 9-А
Проверено:
Невзорова Татяна Игоревна
Въведение
1) Изчисляване на количеството топлина
2) Топене
3) Специфична топлина на топене
4) Топене на метали
5) Точки на топене и кипене на водата
6) Топи се
7) Интересни факти за топенето
Заключение (изводи)
Списък на използваната литература
Въведение
Агрегатното състояние е състояние на материята, характеризиращо се с определени качествени свойства: способност или невъзможност за поддържане на обем и форма, наличие или отсъствие на дълъг и близък ред и други. Промяната в състоянието на агрегиране може да бъде придружена от рязка промяна в свободната енергия, ентропията, плътността и други основни физични свойства.
Има три основни агрегатни състояния: твърдо, течно и газообразно. Понякога не е напълно правилно да се класифицира плазмата като състояние на агрегиране. Има и други състояния на агрегация, например течни кристали или кондензат на Бозе-Айнщайн.
Промените в агрегатното състояние са термодинамични процеси, наречени фазови преходи. Разграничават се следните разновидности: от твърди до течни - топящи се; от течно към газообразно - изпарение и кипене; от твърдо в газообразно - сублимация; от газообразно в течно или твърдо състояние - кондензация. Отличителна чертае липсата на рязка граница на прехода към плазмено състояние.
За описание различни условиявъв физиката се използва по-широкото понятие за термодинамична фаза. Явленията, които описват преходи от една фаза към друга, се наричат критични явления.
Твърдо: състояние, характеризиращо се със способността за запазване на обем и форма. Атомите на твърдо вещество претърпяват само малки вибрации около равновесното състояние. Има както дълъг, така и близък ред.
Течност: Състояние на материята, при което тя има ниска свиваемост, тоест запазва обема си добре, но не е в състояние да запази формата. Течността лесно приема формата на съда, в който е поставена. Атомите или молекулите на течността вибрират близо до равновесно състояние, заключени от други атоми и често скачат на други свободни места. Налице е само ред на къси разстояния.
Газ: състояние, характеризиращо се с добра свиваемост, липса на способност за запазване на обем и форма. Газът има тенденция да заема целия предоставен му обем. Атомите или молекулите на газа се държат относително свободно, разстоянията между тях са много по-големи от техните размери.
Други състояния: При дълбоко охлаждане някои (не всички) вещества преминават в свръхпроводящо или свръхфлуидно състояние. Тези състояния, разбира се, са отделни термодинамични фази, но те трудно могат да бъдат наречени нови агрегатни състояния на материята поради тяхната неуниверсалност. Хетерогенни вещества като пасти, гелове, суспензии, аерозоли и др., които при определени условия демонстрират свойствата както на твърди вещества, така и на течности и дори газове, обикновено се класифицират като диспергирани материали, а не към някакви специфични агрегатни състояния на материята.
Топене
ориз. 1. Състояние на чисто вещество (диаграма)
ориз. 2. Точка на топене на кристалното тяло
ориз. 3. Точка на топене на алкални метали
Топенето е преход на вещество от кристално (твърдо) състояние в течност; възниква с поглъщане на топлина (фазов преход от първи ред). Основните характеристики на топенето на чисти вещества са точката на топене (Tm) и топлината, необходима за осъществяване на процеса на топене (топлина на топене Qm).
Температурата на P. зависи от външното налягане p; върху диаграмата на състоянието на чисто вещество тази зависимост се изобразява чрез крива на топене (крива на съвместно съществуване на твърди и течни фази, AD или AD" на фиг. 1). Топенето на сплави и твърди разтвори се случва, като правило, в температурният диапазон (изключение е евтектиката с постоянна Tm) Зависимостта на температурата на началото и края на трансформацията на сплавта от нейния състав при дадено налягане се изобразява на диаграми на състоянието чрез специални линии (криви на ликвидус и солидус, виж фиг. Двойни системи). За редица високомолекулни съединения (например вещества, способни да образуват течни кристали), преходът от твърдо кристално състояние към изотропна течност се извършва на етапи (в определен температурен диапазон), като всеки етап характеризира определен етап на разрушаване на кристалната структура.
Наличието на определена температура P. - важен знакправилна кристална структура на твърдите вещества. По тази характеристика те могат лесно да бъдат разграничени от аморфни твърди вещества, които нямат фиксирана точка на топене. Аморфните твърди вещества преминават в течно състояние постепенно, като се размекват с повишаване на температурата (вижте Аморфно състояние). Волфрамът има най-висока температура сред чистите метали (3410 °C), а живакът е с най-ниска (-38,9 °C). Особено огнеупорни съединения включват: TiN (3200 °C), HfN (3580 °C), ZrC (3805 °C), TaC (4070 °C), HfC (4160 °C) и др. Като правило, за вещества с висока Tmelt се характеризира с по-високи стойности на Qmelt. Примесите, присъстващи в кристалните вещества, намаляват тяхната точка на топене. Това се използва на практика за производство на сплави с ниска точка на топене (вижте например сплавта на Ууд с точка на топене = 68 °C) и охлаждащи смеси.
П. започва, когато кристалното вещество достигне Tm. От началото на процеса до неговото завършване температурата на веществото остава постоянна и равна на Tтопил, въпреки отдаването на топлина на веществото (фиг. 2). Загрейте кристала до T > Tmel in нормални условияне успее (вижте Прегряване), докато по време на кристализация относително лесно се постига значително преохлаждане на стопилката.
Характерът на зависимостта на Tmel от налягането p се определя от посоката на обемните промени (DVmel) при P. (виж уравнението на Clapeyron-Clausius). В повечето случаи освобождаването на вещества е придружено от увеличаване на техния обем (обикновено с няколко процента). Ако това се случи, тогава повишаването на налягането води до увеличаване на Tmelt (фиг. 3). Въпреки това, някои вещества (вода, редица метали и металиди, вижте фиг. 1) претърпяват намаляване на обема по време на P. Температурата на P. на тези вещества намалява с увеличаване на налягането.
P. е придружено от промяна във физичните свойства на веществото: увеличаване на ентропията, което отразява нарушение в кристалната структура на веществото; увеличаване на топлинния капацитет, електрическо съпротивление[с изключение на някои полуметали (Bi, Sb) и полупроводници (Ge), които в течно състояние имат по-висока електропроводимост]. Съпротивлението на срязване пада почти до нула по време на P. (съпротивлението на напречно срязване не може да се разпространява в стопилката еластични вълни, вижте Течност), скоростта на разпространение на звука (надлъжни вълни) и др. намалява.
Според молекулярно-кинетичните концепции, P. се извършва, както следва. Когато топлината се подава към кристално тяло, вибрационната енергия (амплитудата на трептене) на неговите атоми се увеличава, което води до повишаване на телесната температура и насърчава образуването на различни видоведефекти (незапълнени възли на кристалната решетка - свободни места; нарушения на периодичността на решетката от атоми, вградени между нейните възли и др., вижте Дефекти в кристалите). В молекулярните кристали може да възникне частично разстройство на взаимната ориентация на молекулярните оси, ако молекулите нямат сферична форма. Постепенното увеличаване на броя на дефектите и тяхната асоциация характеризира етапа на предварително топене. Когато се достигне Tm, в кристала се създава критична концентрация на дефекти и започва парализа - кристалната решетка се разпада на лесно подвижни субмикроскопични области. Топлината, доставена по време на P., се използва не за нагряване на тялото, а за разрушаване на междуатомните връзки и разрушаване на реда на далечни разстояния в кристалите (виж ред на далечни разстояния и ред на къси разстояния). В самите субмикроскопични области редът на късо разстояние в подреждането на атомите не се променя значително по време на трансформацията (координационното число на стопилката при Tm в повечето случаи остава същото като това на кристала). Това обяснява по-ниските стойности на топлината на топене Qpl в сравнение с топлината на изпаряване и относително малката промяна в редица физични свойства на веществата по време на тяхното изпаряване.
Процес П. играе важна роляв природата (производство на сняг и лед на повърхността на Земята, производство на полезни изкопаеми в нейните дълбини и др.) и в технологиите (производство на метали и сплави, леене в матрици и др.).
Специфична топлина на топене
Специфична топлина на топене (също: енталпия на топене; има и еквивалентно понятие специфична топлина на кристализация) - количеството топлина, което трябва да бъде предадено на една единица маса от кристално вещество в равновесен изобарно-изотермичен процес, за да прехвърлете го от твърдо (кристално) състояние в течност (същото количество топлина, отделено по време на кристализация на вещество). Топлина на топене - специален случайтоплина на фазов преход от първи ред. Прави се разлика между специфична топлина на топене (J/kg) и моларна топлина (J/mol).
Специфичната топлина на топене се обозначава с буква (гръцка буква ламбда) Формулата за изчисляване на специфичната топлина на топене е:
където е специфичната топлина на топене, е количеството топлина, получено от веществото по време на топене (или освободено по време на кристализация), е масата на топящото се (кристализиращо) вещество.
Топене на метали
При топене на метали трябва да се спазват общоизвестни правила. Да приемем, че те ще топят олово и цинк. Оловото ще се стопи бързо, като има точка на топене 327°; цинкът ще остане твърд за дълго време, тъй като точката му на топене е над 419°. Какво се случва с оловото при такова прегряване? Той ще започне да се покрива с филм с цвят на дъгата и след това повърхността му ще бъде скрита под слой нетопим прах. Оловото изгаря от прегряване и се окислява, комбинирайки се с кислорода във въздуха. Този процес, както е известно, протича при обикновени температури, но при нагряване протича много по-бързо. По този начин, докато цинкът започне да се топи, ще остане много малко олово. Сплавта ще се окаже с напълно различен състав от очакваното и голямо количество олово ще бъде загубено под формата на отпадъци. Ясно е, че по-огнеупорният цинк първо трябва да се разтопи и след това да се добави към него олово. Същото ще се случи, ако сплавите цинк с мед или месинг, като първо нагреете цинка. Цинкът ще изгори, докато медта се разтопи. Това означава, че винаги първо трябва да се разтопи металът с по-висока точка на топене.
Но само това не може да избегне интоксикацията. Ако правилно нагрята сплав се държи на огън дълго време, върху повърхността на течния метал отново се образува филм в резултат на изпарения. Ясно е, че по-топимият метал отново ще се превърне в оксид и съставът на сплавта ще се промени; Това означава, че металът не може да бъде прегряван дълго време ненужно. Ето защо те се опитват по всякакъв начин да намалят отпадъците от метал, като го полагат в компактна маса; малки парчета, дървени стърготини, стърготини първо се „опаковат“, парчета с горе-долу еднакви размери се разтопяват, нагряват се при достатъчна температура и металната повърхност се предпазва от контакт с въздуха. За тази цел майсторът може да вземе боракс или просто да покрие повърхността на метала със слой пепел, който винаги ще плува в горната част (благодарение на по-малката си специфично тегло) и няма да навреди при изливане на метал. Когато металът се втвърди, се получава друго явление, вероятно познато и на младите майстори. Тъй като металът се втвърдява, той намалява по обем и това намаление се дължи на вътрешни, все още не втвърдени частици на метала. На повърхността на отливката или вътре в нея се образува повече или по-малко значителна фуниевидна вдлъбнатина, така наречената кухина на свиване. Обикновено формата е направена по такъв начин, че в тези места на отливката се образуват кухини за свиване, които впоследствие се отстраняват, като се опитват да предпазят самия продукт, доколкото е възможно. Ясно е, че кухините при свиване развалят отливката и понякога могат да я направят неизползваема. След разтопяването металът леко се прегрява, за да е по-тънък и по-горещ и съответно да изпълни по-добре детайлите на формата и да не замръзне преждевременно от контакт с по-студена форма.
Тъй като точката на топене на сплавите обикновено е по-ниска от точката на топене на най-огнеупорния от металите, които изграждат сплавта, понякога е изгодно да се направи обратното: първо да се стопи по-лесно топимият метал, а след това по-огнеупорният. Това обаче е допустимо само за метали, които не се окисляват много или ако тези метали са защитени от прекомерно окисление. Трябва да вземете повече метал, отколкото е необходимо за самото нещо, така че да запълни не само матрицата, но и канала на леяка. Ясно е, че първо трябва да изчислите необходимото количество метал.
Точки на топене и кипене на водата
Най-удивителното и полезно свойство на водата за живата природа е способността й да бъде течност при „нормални“ условия. Молекулите на съединения, много подобни на водата (например H2S или H2Se молекули) са много по-тежки, но при същите условия образуват газ. По този начин водата изглежда противоречи на законите на периодичната таблица, която, както е известно, предсказва кога, къде и какви свойства на веществата ще бъдат близки. В нашия случай от таблицата следва, че свойствата на водородните съединения на елементи (наречени хидриди), разположени в едни и същи вертикални колони, трябва да се променят монотонно с увеличаване на масата на атомите. Кислородът е елемент от шестата група на тази таблица. В същата група са сяра S (с атомно тегло 32), селен Se (с атомно тегло 79), телур Te (с атомно тегло 128) и полоний Po (с атомно тегло 209). Следователно свойствата на хидридите на тези елементи трябва да се променят монотонно при преминаване от тежки елементи към по-леки, т.е. в последователността H2Po → H2Te → H2Se → H2S → H2O. Което се случва, но само с първите четири хидрида. Например точките на кипене и топене се увеличават с увеличаване на атомното тегло на елементите. На фигурата кръстовете показват точките на кипене на тези хидриди, а кръговете показват точките на топене.
Както може да се види, с намаляването на атомното тегло температурите намаляват напълно линейно. Областта на съществуване на течната фаза на хидридите става все по-студена и ако кислородният хидрид H2O беше нормално съединение, подобно на неговите съседи в шестата група, тогава течната вода би съществувала в диапазона от -80 ° C до -95 ° C. При повече високи температури H2O винаги ще бъде газ. За щастие за нас и за целия живот на Земята, водата е аномална; тя не разпознава периодични модели, а следва свои собствени закони.
Това се обяснява съвсем просто - повечето от водните молекули са свързани с водородни връзки. Именно тези връзки отличават водата от течните хидриди H2S, H2Se и H2Te. Ако ги нямаше, водата вече щеше да кипи при минус 95 °C. Енергията на водородните връзки е доста висока и те могат да бъдат разкъсани само при много по-висока температура. Дори в газообразно състояние, голям брой H2O молекули запазват своите водородни връзки, комбинирайки се, за да образуват (H2O)2 димери. Водородните връзки изчезват напълно едва при температура на водните пари 600 °C.
Спомнете си, че кипене е, когато вътре в кипяща течност се образуват мехурчета пара. При нормално налягане чиста водакипи при 100 "C. Ако топлината се подава през свободната повърхност, процесът на повърхностно изпаряване ще се ускори, но обемното изпарение, характерно за кипене, не се получава. Кипенето може да се постигне и чрез понижаване на външното налягане, тъй като в този случай налягането на парите е равно на външното налягане, се постига при по-ниска температура в горната част. висока планинаналягането и съответно точката на кипене падат толкова много, че водата става неподходяща за готвене на храна - не се достига необходимата температура на водата. Когато достатъчно високо кръвно наляганеВодата може да се нагрее достатъчно, за да разтопи оловото (327°C) и пак да не заври.
В допълнение към изключително високите температури на кипене на топене (и последният процес изисква топлина на топене, която е твърде голяма за такава проста течност), самият диапазон на съществуване на водата е аномален - стоте градуса, с които тези температури се различават, са доста голям диапазон за такава течност с ниско молекулно тегло като водата. Границите на допустимите стойности за хипотермия и прегряване на водата са необичайно големи - при внимателно нагряване или охлаждане водата остава течна от -40 ° C до +200 ° C. Това разширява температурния диапазон, в който водата може да остане течна до 240 °C.
Когато ледът се нагрява, температурата му първо се повишава, но от момента, в който се образува смес от вода и лед, температурата ще остане непроменена, докато целият лед се разтопи. Това се обяснява с факта, че топлината, подадена към топящия се лед, се изразходва предимно само за разрушаване на кристали. Температурата на топящия се лед остава непроменена, докато всички кристали бъдат унищожени (вижте латентната топлина на топене).
Топи се
Стопилите са течно разтопено състояние на вещества при температури в определени граници, отдалечени от критичната точка на топене и разположени по-близо до точката на топене. Естеството на стопилките по своята същност се определя от вида на химичните връзки на елементите в разтопеното вещество.
Намерени са стопилки широко приложениев металургията, стъкларството и други области на технологиите. Обикновено стопилките имат сложен състав и съдържат различни взаимодействащи си компоненти (виж фазовата диаграма).
Има топилки
1.Метал (Метали (наименованието идва от латинското metallum - рудник, рудник) - група елементи с характерни метални свойствакато висока топло- и електрическа проводимост, положителен температурен коефициент на съпротивление, висока пластичност и метален блясък);
2. Йонни (Йон (на старогръцки ἰόν - отивам) - едноатомна или многоатомна електрически заредена частица, образувана в резултат на загуба или печалба на един или повече електрони от атом или молекула. Йонизацията (процесът на образуване на йони) може възникват при високи температури, под влияние електрическо поле);
3. Полупроводници с ковалентни връзки между атомите (Полупроводниците са материали, които по своята специфична проводимост заемат междинно място между проводници и диелектрици и се различават от проводниците по силната зависимост на специфичната проводимост от концентрацията на примеси, температура и различни видоверадиация. Основното свойство на тези материали е увеличаване на електрическата проводимост с повишаване на температурата);
4.Органични стопилки с ван дер ваалсови връзки;
5. Високополимерни (Полимери (гръцки πολύ- - много; μέρος - част) - неорганични и органични, аморфни и кристални вещества, получени чрез многократно повторение различни групиатоми, наречени „мономерни единици“, свързани в дълги макромолекули чрез химически или координационни връзки)
Топи се по вид химични съединенияима:
1. Сол;
2.Оксид;
3. Оксидно-силикатни (шлакови) и др.
Топи се със специални свойства:
1.Евтектика
Интересни факти за топенето
Ледени зърна и звезди.
Внесете парче чист ледв топла стая и гледайте как се топи. Съвсем бързо става ясно, че ледът, който изглеждаше монолитен и хомогенен, се разпада на множество малки зърна - отделни кристали. Те са разположени хаотично в обема на леда. Също толкова интересна картина може да се види, когато ледът се топи от повърхността.
Донесете гладко парче лед към лампата и изчакайте, докато започне да се топи. Когато топенето достигне вътрешните зърна, ще започнат да се появяват много фини шарки. Със силна лупа се вижда, че имат формата на шестоъгълни снежинки. Всъщност това са размразени депресии, пълни с вода. Формата и посоката на техните лъчи съответстват на ориентацията на ледените монокристали. Тези модели се наричат „звезди на Тиндал“ в чест на английския физик, който ги открива и описва през 1855 г. „Звездите на Тиндал“, които приличат на снежинки, всъщност са вдлъбнатини на повърхността на разтопен лед с размер около 1,5 mm, пълни с вода. В центъра им се виждат въздушни мехурчета, възникнали поради разликата в обемите на разтопен лед и стопена вода.
ЗНАЕТЕ ЛИ?
Има метал, така наречената сплав на Ууд, която лесно се разтопява дори в топла вода (+68 градуса по Целзий). Така че, когато разбърквате захар в чаша, метална лъжица, изработена от тази сплав, ще се стопи по-бързо от захарта!
Най-огнеупорното вещество, танталов карбид TaC0-88, се топи при температура 3990°C.
През 1987 г. немски изследователи успяха да преохладят водата до температура от -700C, поддържайки я в течно състояние.
Понякога, за да се стопи по-бързо снегът по тротоарите, те се поръсват със сол. Топенето на леда се получава, защото се образува разтвор на сол във вода, чиято точка на замръзване е по-ниска от температурата на въздуха. Разтворът просто изтича от тротоара.
Интересното е, че краката ви стават по-студени на мокра настилка, тъй като температурата на разтвора на солта и водата е по-ниска от температурата на чистия сняг.
Ако изсипете чай от чайник в две чаши: със захар и без захар, тогава чаят в чашата със захар ще бъде по-студен, т.к. енергията се изразходва и за разтваряне на захарта (за разрушаване на нейната кристална решетка).
При силни студове пързалката се полива, за да се възстанови гладкостта на леда. топла вода.. Топла водатопи се тънко горен слойлед, не замръзва толкова бързо, има време да се разпространи и повърхността на леда се оказва много гладка.
Заключение (изводи)
Топенето е преход на вещество от твърдо в течно състояние.
При нагряване температурата на веществото се повишава и скоростта на топлинно движение на частиците се увеличава, докато вътрешната енергия на тялото се увеличава.
Когато температурата на твърдото вещество достигне своята точка на топене, кристалната решетка на твърдото вещество започва да се разпада. По този начин основната част от енергията на нагревателя, проведена към твърдото тяло, отива за намаляване на връзките между частиците на веществото, т.е. за разрушаване на кристалната решетка. В същото време енергията на взаимодействие между частиците се увеличава.
Разтопеното вещество има голям резерв вътрешна енергияотколкото в твърдо състояние. Останалата част от топлината на топене се изразходва за извършване на работа за промяна на обема на тялото по време на топенето му.
При топене обемът на повечето кристални тела се увеличава (с 3-6%), а при втвърдяване намалява. Но има вещества, чийто обем намалява при топене, а при втвърдяване се увеличава. Те включват например вода и чугун, силиций и някои други. . Ето защо ледът плува на повърхността на водата, а твърдият чугун плува в собствената си стопилка.
Твърди вещества, наречени аморфни (кехлибар, смола, стъкло) нямат определена точка на топене.
Количеството топлина, необходимо за стопяване на вещество, е равно на произведението на специфичната топлина на топене и масата на веществото.
Специфичната топлина на топене показва колко топлина е необходима за пълното превръщане на 1 kg вещество от твърдо в течно вещество, взето при скоростта на топене.
Единицата SI за специфична топлина на топене е 1J/kg.
По време на процеса на топене температурата на кристала остава постоянна. Тази температура се нарича точка на топене. Всяко вещество има своя точка на топене.
Точката на топене на дадено вещество зависи от атмосферното налягане.
Списък на използваната литература
1) Данни от електронната безплатна енциклопедия "Wikpedia"
http://ru.wikipedia.org/wiki/Main_page
2) Уебсайт „Готина физика за любопитните“ http://class-fizika.narod.ru/8_11.htm
3) Уебсайт " Физични свойствавода"
http://all-about-water.ru/boiling-temperature.php
4) Уебсайт „Метали и конструкции“
http://metaloconstruction.ru/osnovy-plavleniya-metallov/
