Sa araling ito ay pag-aaralan natin ang konsepto ng "specific heat of fusion". Ang halagang ito ay nagpapakilala sa dami ng init na dapat ibigay sa 1 kg ng isang sangkap sa punto ng pagkatunaw nito upang ito ay solidong estado naging likido (o vice versa).
Pag-aaralan natin ang pormula para sa paghahanap ng dami ng init na kinakailangan upang matunaw (o ilalabas sa panahon ng pagkikristal) ng isang sangkap.
Paksa: Pinagsama-samang estado ng bagay
Aralin: Tiyak na Init ng Pagkatunaw
Ang araling ito ay nakatuon sa pangunahing katangian ng pagkatunaw (crystallization) ng isang sangkap - ang tiyak na init ng pagsasanib.
Sa huling aralin ay hinawakan natin ang tanong: paano nagbabago ang panloob na enerhiya ng isang katawan habang natutunaw?
Nalaman namin na kapag idinagdag ang init, tumataas ang panloob na enerhiya ng katawan. Kasabay nito, alam natin na ang panloob na enerhiya ng isang katawan ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng isang konsepto bilang temperatura. Tulad ng alam na natin, ang temperatura ay hindi nagbabago sa panahon ng pagtunaw. Samakatuwid, ang isang hinala ay maaaring lumitaw na tayo ay nakikitungo sa isang kabalintunaan: ang panloob na enerhiya ay tumataas, ngunit ang temperatura ay hindi nagbabago.
Ang paliwanag para sa katotohanang ito ay medyo simple: ang lahat ng enerhiya ay ginugol sa pagsira sa kristal na sala-sala. Ang kabaligtaran na proseso ay magkatulad: sa panahon ng pagkikristal, ang mga molekula ng sangkap ay nagsasama sa pinag-isang sistema, habang ang labis na enerhiya ay ibinibigay at hinihigop ng panlabas na kapaligiran.
Bilang resulta ng iba't ibang mga eksperimento, posible na maitaguyod na ang parehong sangkap ay nangangailangan ng iba't ibang dami ng init upang ma-convert ito mula sa isang solid patungo sa isang likidong estado.
Pagkatapos ay napagpasyahan na ihambing ang mga halaga ng init na ito sa parehong masa ng sangkap. Ito ay humantong sa hitsura ng isang katangian bilang ang tiyak na init ng pagsasanib.
Kahulugan
Tiyak na init ng pagsasanib- ang halaga ng init na dapat ibigay sa 1 kg ng isang sangkap na pinainit hanggang sa natutunaw na punto upang mailipat ito mula sa isang solid patungo sa isang likidong estado.
Ang parehong halaga ay inilabas sa panahon ng pagkikristal ng 1 kg ng sangkap.
Ito ay tinutukoy ng tiyak na init ng pagsasanib (liham sa Griyego, basahin bilang "lambda" o "lambda").
Mga yunit ng pagsukat: . SA sa kasong ito walang temperatura sa sukat, dahil sa panahon ng pagtunaw (crystallization) ang temperatura ay hindi nagbabago.
Upang makalkula ang dami ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang sangkap, ginagamit ang formula:
Dami ng init (J);
Tiyak na init ng pagsasanib (, na hinahanap sa talahanayan;
Masa ng sangkap.
Kapag ang isang katawan ay nag-kristal, ito ay nakasulat na may "-" na senyales, dahil ang init ay inilabas.
Ang isang halimbawa ay ang tiyak na init ng pagsasanib ng yelo:
. O ang tiyak na init ng pagsasanib ng bakal:
.
Ang katotohanan na ang tiyak na init ng pagsasanib ng yelo ay naging mas malaki kaysa sa tiyak na init ng pagsasanib ng bakal ay hindi dapat nakakagulat. Ang dami ng init na kailangan ng isang partikular na sangkap para sa pagtunaw ay nakasalalay sa mga katangian ng sangkap, lalo na, sa enerhiya ng mga bono sa pagitan ng mga particle ng sangkap na ito.
Sa araling ito, tiningnan natin ang konsepto ng tiyak na init ng pagsasanib.
Sa susunod na aralin ay matututunan natin kung paano lutasin ang mga problemang kinasasangkutan ng pag-init at pagtunaw ng mga mala-kristal na katawan.
Mga sanggunian
- Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Physics 8 / Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Physics 8. - M.: Edukasyon.
- Physics, mechanics, atbp. ().
- Cool na pisika ().
- Internet portal Kaf-fiz-1586.narod.ru ().
Takdang-Aralin
Ang pagtunaw ay ang paglipat ng isang katawan mula sa isang mala-kristal na solidong estado patungo sa isang likidong estado. Ang pagkatunaw ay nangyayari sa pagsipsip ng tiyak na init ng pagsasanib at ito ay isang first-order phase transition.
Ang kakayahang matunaw ay tumutukoy sa mga pisikal na katangian ng isang sangkap
Sa normal na presyon, ang pinakamataas na punto ng pagkatunaw sa mga metal ay tungsten (3422 °C), simpleng mga sangkap sa pangkalahatan - carbon (ayon sa iba't ibang mga mapagkukunan, 3500 - 4500 °C) at kabilang sa mga di-makatwirang sangkap - hafnium carbide HfC (3890 °C). Maaari nating ipagpalagay na ang helium ay may pinakamababang punto ng pagkatunaw: sa normal na presyon ay nananatiling likido ito sa mga mababang temperatura.
Maraming mga sangkap sa normal na presyon ay walang likidong bahagi. Kapag pinainit, agad silang nagbabago sa isang gas na estado sa pamamagitan ng sublimation.
Larawan 9 - Pagtunaw ng yelo
Ang crystallization ay ang proseso ng phase transition ng isang substance mula sa isang likido patungo sa isang solidong mala-kristal na estado na may pagbuo ng mga kristal.
Ang isang phase ay isang homogenous na bahagi ng isang thermodynamic system na nahiwalay mula sa iba pang mga bahagi ng system (iba pang mga phase) sa pamamagitan ng isang interface, kapag dumaan kung saan komposisyon ng kemikal, ang istraktura at mga katangian ng bagay ay biglang nagbabago.
Figure 10 - Crystallization ng tubig na may pagbuo ng yelo
Ang pagkikristal ay ang proseso ng paghihiwalay ng isang solidong bahagi sa anyo ng mga kristal mula sa mga solusyon o pagkatunaw sa industriya ng kemikal, ang proseso ng pagkikristal ay ginagamit upang makakuha ng mga sangkap sa kanilang dalisay na anyo.
Nagsisimula ang pagkikristal kapag naabot ang isang tiyak na kundisyon na naglilimita, halimbawa, ang supercooling ng isang likido o supersaturation ng singaw, kapag maraming maliliit na kristal - mga sentro ng pagkikristal - lumitaw halos kaagad. Ang mga kristal ay lumalaki sa pamamagitan ng paglakip ng mga atomo o molekula mula sa isang likido o singaw. Ang paglaki ng mga kristal na mukha ay nangyayari sa bawat layer; Ang pag-asa ng rate ng paglago sa mga kondisyon ng pagkikristal ay humahantong sa iba't ibang mga anyo ng paglago at mga istrukturang kristal (polyhedral, lamellar, hugis ng karayom, skeletal, dendritic at iba pang mga hugis, mga istraktura ng lapis, atbp.). Sa panahon ng pagkikristal, ang iba't ibang mga depekto ay hindi maiiwasang lumitaw.
Ang bilang ng mga sentro ng pagkikristal at ang rate ng paglago ay lubos na naaapektuhan ng antas ng supercooling.
Ang antas ng supercooling ay ang antas ng paglamig ng likidong metal sa ibaba ng temperatura ng paglipat nito sa crystalline (solid) na pagbabago. Ito ay kinakailangan upang mabayaran ang enerhiya ng nakatagong init ng pagkikristal. Ang pangunahing pagkikristal ay ang pagbuo ng mga kristal sa mga metal (at mga haluang metal) sa panahon ng paglipat mula sa isang likido patungo sa isang solidong estado.
Tiyak na init ng pagsasanib (din: enthalpy ng pagsasanib; mayroon ding katumbas na konsepto ng tiyak na init ng pagkikristal) - ang dami ng init na dapat ibigay sa isang yunit ng masa ng isang mala-kristal na substansiya sa isang equilibrium na prosesong isobaric-isothermal sa pagkakasunud-sunod. upang ilipat ito mula sa isang solid (crystalline) na estado sa isang likido (pagkatapos ay ang parehong dami ng init ay inilabas sa panahon ng pagkikristal ng isang sangkap).
Dami ng init habang natutunaw o nagkikristal: Q=ml
Pagsingaw at pagkulo. Tiyak na init ng singaw
Ang pagsingaw ay ang proseso ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang likidong estado patungo sa isang gas na estado (singaw). Ang proseso ng evaporation ay ang kabaligtaran ng proseso ng condensation (transition mula sa vapor state tungo sa liquid state. Evaporation (vaporization), ang paglipat ng substance mula sa condensed (solid o liquid) phase tungo sa gaseous (vapor); first-order phase transition.
Mayroong isang mas binuo na konsepto ng pagsingaw sa mas mataas na pisika
Ang evaporation ay isang proseso kung saan ang mga particle (molecule, atoms) ay lumilipad palabas (break off) mula sa ibabaw ng isang likido o solid, na may Ek > Ep.
Figure 11 - Pagsingaw sa isang mug ng tsaa
Tukoy na init ng pagsingaw (vaporization) (L) -- pisikal na dami, na nagpapakita ng dami ng init na dapat ibigay sa 1 kg ng isang sangkap na kinuha sa punto ng kumukulo upang mailipat ito mula sa isang likido patungo sa isang gas na estado. Ang tiyak na init ng pagsingaw ay sinusukat sa J/kg.
Ang pagkulo ay ang proseso ng pagsingaw sa isang likido (ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang likido patungo sa isang gas na estado), na may hitsura ng mga hangganan ng paghihiwalay ng bahagi. Boiling point sa presyon ng atmospera ay karaniwang ibinibigay bilang isa sa mga pangunahing katangiang physicochemical ng isang kemikal na purong sangkap.
Ang pagkulo ay isang first-order phase transition. Ang pagkulo ay nangyayari nang mas matindi kaysa sa pagsingaw mula sa ibabaw, dahil sa pagbuo ng mga sentro ng singaw, na tinutukoy pareho ng nakamit na temperatura ng pagkulo at ang pagkakaroon ng mga impurities.
Ang proseso ng pagbuo ng bula ay maaaring maimpluwensyahan ng presyon, mga sound wave, ionization. Sa partikular, ito ay sa prinsipyo ng pagkulo ng mga microvolume ng likido mula sa ionization sa panahon ng pagpasa ng mga sisingilin na particle na ang bubble chamber ay nagpapatakbo.
Larawan 12 - Tubig na kumukulo
Dami ng init habang kumukulo, evaporation ng likido at condensation ng singaw: Q=mL
Upang matunaw ang isang solidong sangkap, dapat itong pinainit. At kapag pinainit ang anumang katawan, ang isang kakaibang tampok ay nabanggit
Ang kakaiba ay ito: ang temperatura ng katawan ay tumataas hanggang sa punto ng pagkatunaw, at pagkatapos ay hihinto hanggang sa ang buong katawan ay pumasa sa isang likidong estado. Pagkatapos ng pagtunaw, ang temperatura ay nagsisimulang tumaas muli, kung, siyempre, ang pag-init ay nagpapatuloy. Ibig sabihin, may isang yugto ng panahon kung saan pinapainit natin ang katawan, ngunit hindi ito umiinit. Saan napupunta ang init na enerhiya na ating ginugugol? Upang masagot ang tanong na ito, kailangan nating tingnan ang loob ng katawan.
Sa isang solid, ang mga molekula ay nakaayos sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod sa anyo ng mga kristal. Halos hindi sila gumagalaw, bahagyang nag-o-oscillating sa lugar. Upang ang isang sangkap ay makapasok sa likidong estado, ang mga molekula ay kailangang bigyan ng karagdagang enerhiya upang sila ay makatakas sa pagkahumaling ng mga kalapit na molekula sa mga kristal. Sa pamamagitan ng pag-init ng katawan, binibigyan natin ang mga molekula ng kinakailangang enerhiya. At hanggang ang lahat ng mga molekula ay makatanggap ng sapat na enerhiya at ang lahat ng mga kristal ay nawasak, ang temperatura ng katawan ay hindi tumataas. Ipinakikita ng mga eksperimento na ang iba't ibang sangkap ng parehong masa ay nangangailangan ng iba't ibang dami ng init upang ganap itong matunaw.
Iyon ay, mayroong isang tiyak na halaga kung saan ito nakasalalay gaano karaming init ang kailangang i-absorb ng isang substance para matunaw?. At ang halaga na ito ay naiiba para sa iba't ibang mga sangkap. Ang dami na ito sa pisika ay tinatawag na tiyak na init ng pagsasanib ng isang sangkap. Muli, bilang resulta ng mga eksperimento, ang tiyak na init ng pagsasanib para sa iba't ibang sangkap at nakolekta sa mga espesyal na talahanayan kung saan maaaring makuha ang impormasyong ito. Ang tiyak na init ng pagsasanib ay tinutukoy ng letrang Griyego na λ (lambda), at ang yunit ng pagsukat ay 1 J/kg.
Formula para sa tiyak na init ng pagsasanib
Ang tiyak na init ng pagsasanib ay matatagpuan sa pamamagitan ng formula:
kung saan ang Q ay ang dami ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang katawan na may mass m.
Muli, ito ay kilala mula sa mga eksperimento na kapag ang mga sangkap ay tumigas, sila ay naglalabas ng parehong dami ng init na kinakailangan upang matunaw ang mga ito. Ang mga molekula, na nawawalan ng enerhiya, ay bumubuo ng mga kristal, na hindi kayang labanan ang pagkahumaling ng iba pang mga molekula. At muli, hindi bababa ang temperatura ng katawan hanggang sa tumigas ang buong katawan, at hanggang sa mailabas ang lahat ng enerhiyang ginugol sa pagkatunaw nito. Iyon ay, ang tiyak na init ng pagsasanib ay nagpapakita ng parehong kung gaano karaming enerhiya ang dapat gamitin upang matunaw ang isang katawan na may mass m, at kung gaano karaming enerhiya ang ilalabas kapag ang isang partikular na katawan ay nagpapatigas.
Halimbawa, ang tiyak na init ng pagsasanib ng tubig sa solidong estado, iyon ay, ang tiyak na init ng pagsasanib ng yelo ay 3.4 * 105 J/kg. Nagbibigay-daan sa iyo ang data na ito na kalkulahin kung gaano karaming enerhiya ang kinakailangan para matunaw ang yelo ng anumang masa. Alam din ang tiyak na kapasidad ng init ng yelo at tubig, maaari mong kalkulahin nang eksakto kung gaano karaming enerhiya ang kinakailangan para sa isang partikular na proseso, halimbawa, pagtunaw ng yelo na tumitimbang ng 2 kg at temperatura - 30˚C at pinakuluan ang nagresultang tubig. Ang ganitong impormasyon para sa iba't ibang mga sangkap ay lubhang kailangan sa industriya upang makalkula ang tunay na mga gastos sa enerhiya sa paggawa ng anumang mga kalakal.
ABSTRAK
"Mga Natutunaw na Katawan"
Nakumpleto:
Prysyazhnyuk Olga 9-A
Sinuri:
Nevzorova Tatyana Igorevna
Panimula
1) Pagkalkula ng dami ng init
2) Natutunaw
3) Tiyak na init ng pagsasanib
4) Natutunaw ang mga metal
5) Pagkatunaw at pagkulo ng tubig
6) Natutunaw
7) Mga kawili-wiling katotohanan tungkol sa pagtunaw
Konklusyon (konklusyon)
Listahan ng ginamit na panitikan
Panimula
Ang pinagsama-samang estado ay isang estado ng bagay na nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga katangian ng husay: ang kakayahan o kawalan ng kakayahan na mapanatili ang dami at hugis, ang pagkakaroon o kawalan ng pangmatagalan at maikling pagkakasunud-sunod, at iba pa. Ang isang pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ay maaaring sinamahan ng isang biglaang pagbabago sa libreng enerhiya, entropy, density at iba pang mga pangunahing pisikal na katangian.
Mayroong tatlong pangunahing estado ng pagsasama-sama: solid, likido at gas. Minsan hindi ganap na tama na uriin ang plasma bilang isang estado ng pagsasama-sama. Mayroong iba pang mga estado ng pagsasama-sama, halimbawa, mga likidong kristal o Bose-Einstein condensate.
Ang mga pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ay mga thermodynamic na proseso na tinatawag na phase transition. Ang mga sumusunod na varieties ay nakikilala: mula sa solid hanggang sa likido - natutunaw; mula sa likido hanggang sa gas - pagsingaw at pagkulo; mula sa solid hanggang sa gas - sublimation; mula sa gas hanggang sa likido o solid - condensation. Natatanging tampok ay ang kawalan ng isang matalim na hangganan ng paglipat sa estado ng plasma.
Para sa paglalarawan iba't ibang kondisyon sa pisika ginagamit ang mas malawak na konsepto ng thermodynamic phase. Ang mga penomena na naglalarawan ng mga paglipat mula sa isang yugto patungo sa isa pa ay tinatawag na mga kritikal na penomena.
Solid: Isang kondisyon na nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahang mapanatili ang volume at hugis. Ang mga atomo ng isang solid ay sumasailalim lamang sa maliliit na panginginig ng boses sa paligid ng estado ng ekwilibriyo. Mayroong parehong long- at short-range na order.
Liquid: Isang estado ng bagay kung saan ito ay may mababang compressibility, iyon ay, ito ay nagpapanatili ng lakas ng tunog, ngunit hindi nito kayang panatilihin ang hugis. Ang likido ay madaling kumuha ng hugis ng lalagyan kung saan ito inilagay. Ang mga atomo o molekula ng isang likido ay nag-vibrate malapit sa isang equilibrium na estado, na naka-lock ng iba pang mga atomo, at madalas na tumatalon sa iba pang mga libreng lugar. Tanging short-range na order ang naroroon.
Gas: Isang kondisyon na nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na compressibility, walang kakayahang mapanatili ang parehong volume at hugis. Ang gas ay may posibilidad na sakupin ang buong volume na ibinigay dito. Ang mga atom o molekula ng isang gas ay medyo malayang kumikilos, ang mga distansya sa pagitan ng mga ito ay mas malaki kaysa sa kanilang mga sukat.
Iba pang mga estado: Kapag malalim na pinalamig, ang ilan (hindi lahat) na mga sangkap ay nagbabago sa isang superconducting o superfluid na estado. Ang mga estadong ito, siyempre, ay magkahiwalay na mga yugto ng thermodynamic, ngunit halos hindi sila matatawag na mga bagong pinagsama-samang estado ng bagay dahil sa kanilang hindi unibersalidad. Ang mga heterogenous na sangkap tulad ng mga paste, gel, suspension, aerosol, atbp., na sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon ay nagpapakita ng mga katangian ng parehong solid at likido at maging ang mga gas, ay karaniwang inuuri bilang dispersed na materyales, at hindi sa anumang partikular na pinagsama-samang estado ng matter .
Natutunaw
kanin. 1. Katayuan ng isang purong substance (diagram)
kanin. 2. Natutunaw na punto ng mala-kristal na katawan
kanin. 3. Natutunaw na punto ng mga metal na alkali
Ang pagkatunaw ay ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang mala-kristal (solid) na estado tungo sa isang likido; nangyayari sa pagsipsip ng init (first-order phase transition). Ang mga pangunahing katangian ng pagsasanib ng mga purong sangkap ay ang punto ng pagkatunaw (Tm) at ang init na kinakailangan upang maisagawa ang proseso ng pagsasanib (init ng pagsasanib Qm).
Ang temperatura ng P. ay nakasalalay sa panlabas na presyon p; sa diagram ng estado ng isang purong sangkap, ang pag-asa na ito ay inilalarawan ng isang curve na natutunaw (curve ng magkakasamang buhay ng solid at likidong mga phase, AD o AD" sa Fig. 1). Ang pagkatunaw ng mga haluang metal at solidong solusyon ay nangyayari, bilang panuntunan, sa ang saklaw ng temperatura (ang pagbubukod ay eutectics na may pare-parehong Tm) Ang pagtitiwala sa temperatura ng simula at pagtatapos ng pagbabago ng isang haluang metal sa komposisyon nito sa isang naibigay na presyon ay inilalarawan sa mga diagram ng estado sa pamamagitan ng mga espesyal na linya (liquidus at solidus curves, tingnan ang Fig. Dual system). Para sa isang bilang ng mga high-molecular compound (halimbawa, mga sangkap na may kakayahang bumuo ng mga likidong kristal), ang paglipat mula sa isang solidong mala-kristal na estado sa isang isotropic na likido ay nangyayari sa mga yugto (sa isang tiyak na hanay ng temperatura), ang bawat yugto ay nagpapakilala sa isang tiyak na yugto ng pagkawasak. ng kristal na istraktura.
Ang pagkakaroon ng isang tiyak na temperatura P. - mahalagang tanda tamang kristal na istraktura ng mga solido. Sa pamamagitan ng tampok na ito, madali silang makilala mula sa mga amorphous solid na walang nakapirming punto ng pagkatunaw. Ang mga amorphous solid ay unti-unting nagiging likido, lumalambot habang tumataas ang temperatura (tingnan ang Amorphous state). Ang Tungsten ang may pinakamataas na temperatura sa mga purong metal (3410 °C), at ang mercury ang may pinakamababang (-38.9 °C). Ang partikular na mga refractory compound ay kinabibilangan ng: TiN (3200 °C), HfN (3580 °C), ZrC (3805 °C), TaC (4070 °C), HfC (4160 °C), atbp. Bilang panuntunan, para sa mga sangkap na may mataas na Ang Tmelt ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mataas na halaga ng Qmelt. Ang mga impurities na naroroon sa mga mala-kristal na sangkap ay nagpapababa ng kanilang pagkatunaw. Ginagamit ito sa pagsasanay upang makagawa ng mga haluang metal na may mababang punto ng pagkatunaw (tingnan, halimbawa, ang haluang metal ng Wood na may punto ng pagkatunaw = 68 °C) at mga pinaghalong paglamig.
Ang P. ay nagsisimula kapag ang mala-kristal na sangkap ay umabot sa Tm. Mula sa simula ng proseso hanggang sa pagkumpleto nito, ang temperatura ng sangkap ay nananatiling pare-pareho at katumbas ng Tmelt, sa kabila ng pagbibigay ng init sa sangkap (Larawan 2). Painitin ang kristal sa T > Tmel in normal na kondisyon nabigo (tingnan ang Overheating), samantalang sa panahon ng crystallization, ang makabuluhang supercooling ng melt ay medyo madaling makamit.
Ang likas na katangian ng pag-asa ng Tmel sa presyon p ay tinutukoy ng direksyon ng mga pagbabago sa volumetric (DVmel) sa P. (tingnan ang Clapeyron-Clausius equation). Sa karamihan ng mga kaso, ang pagpapalabas ng mga sangkap ay sinamahan ng isang pagtaas sa kanilang dami (karaniwan ay sa pamamagitan ng ilang porsyento). Kung nangyari ito, ang pagtaas ng presyon ay humahantong sa pagtaas ng Tmelt (Larawan 3). Gayunpaman, ang ilang mga sangkap (tubig, isang bilang ng mga metal at metallides, tingnan ang Fig. 1) ay sumasailalim sa pagbaba ng volume sa panahon ng P. Ang temperatura ng P. ng mga sangkap na ito ay bumababa sa pagtaas ng presyon.
P. ay sinamahan ng isang pagbabago sa mga pisikal na katangian ng sangkap: isang pagtaas sa entropy, na sumasalamin sa kaguluhan sa mala-kristal na istraktura ng sangkap; pagtaas ng kapasidad ng init, paglaban sa kuryente[maliban sa ilang semimetals (Bi, Sb) at semiconductors (Ge), na sa likidong estado ay may mas mataas na electrical conductivity]. Bumababa sa halos zero ang paglaban ng paggugupit sa panahon ng P. (hindi maaaring magpalaganap ang transverse shear resistance sa pagkatunaw nababanat na alon, tingnan ang Liquid), ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog (mga longitudinal waves), atbp.
Ayon sa molecular kinetic concepts, ang P. ay isinasagawa bilang mga sumusunod. Kapag ang init ay ibinibigay sa isang mala-kristal na katawan, ang vibrational energy (oscillation amplitude) ng mga atom nito ay tumataas, na humahantong sa pagtaas ng temperatura ng katawan at nagtataguyod ng pagbuo ng iba't ibang uri mga depekto (hindi napunan ang mga node ng kristal na sala-sala - mga bakante; mga paglabag sa periodicity ng sala-sala ng mga atomo na naka-embed sa pagitan ng mga node nito, atbp., tingnan ang Mga depekto sa mga kristal). Sa mga molekular na kristal, maaaring mangyari ang bahagyang pagkakaayos ng magkaparehong oryentasyon ng mga molecular axes kung ang mga molekula ay walang spherical na hugis. Ang isang unti-unting pagtaas sa bilang ng mga depekto at ang kanilang pagkakaugnay ay nagpapakilala sa yugto ng premelting. Kapag naabot ang Tm, isang kritikal na konsentrasyon ng mga depekto ang nalilikha sa kristal, at magsisimula ang pagkaparalisa—ang kristal na sala-sala ay nawasak sa madaling mobile na mga submicroscopic na rehiyon. Ang init na ibinibigay sa panahon ng P. ay ginagamit hindi para painitin ang katawan, ngunit para sirain ang mga interatomic na bono at sirain ang long-range order sa mga kristal (tingnan ang Long-range order at short-range order). Sa mga submicroscopic na rehiyon mismo, ang maikling-range na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga atomo ay hindi nagbabago nang malaki sa panahon ng pagbabagong-anyo (ang bilang ng koordinasyon ng matunaw sa Tm sa karamihan ng mga kaso ay nananatiling pareho sa kristal). Ipinapaliwanag nito ang mas mababang halaga ng mga init ng fusion Qpl kumpara sa mga init ng singaw at ang medyo maliit na pagbabago sa isang bilang ng mga pisikal na katangian ng mga sangkap sa panahon ng kanilang pagsingaw.
Proseso P. naglalaro mahalagang papel sa kalikasan (produksyon ng niyebe at yelo sa ibabaw ng Earth, paggawa ng mga mineral sa kalaliman nito, atbp.) at sa teknolohiya (paggawa ng mga metal at haluang metal, paghahagis sa mga hulma, atbp.).
Tiyak na init ng pagsasanib
Tiyak na init ng pagsasanib (din: enthalpy ng pagsasanib; mayroon ding katumbas na konsepto na tiyak na init ng pagkikristal) - ang dami ng init na dapat ibigay sa isang yunit ng masa ng isang mala-kristal na substansiya sa isang equilibrium na isobaric-isothermal na proseso upang ilipat ito mula sa isang solid (crystalline) na estado sa isang likido (kaparehong dami ng init na inilabas sa panahon ng pagkikristal ng isang sangkap). init ng pagsasanib - espesyal na kaso init ng isang first order phase transition. Ginagawa ang pagkakaiba sa pagitan ng tiyak na init ng pagsasanib (J/kg) at init ng molar (J/mol).
Ang tiyak na init ng pagsasanib ay ipinahiwatig ng isang titik (Greek na titik lambda) Ang formula para sa pagkalkula ng tiyak na init ng pagsasanib ay:
kung saan ang tiyak na init ng pagsasanib, ay ang dami ng init na natanggap ng sangkap sa panahon ng pagkatunaw (o inilabas sa panahon ng pagkikristal), ay ang masa ng natutunaw (nagpapakristal) na sangkap.
Natutunaw na mga metal
Kapag natutunaw ang mga metal, dapat sundin ang mga kilalang tuntunin. Ipagpalagay natin na maaamoy nila ang lead at zinc. Ang tingga ay matutunaw nang mabilis, na mayroong 327° na punto ng pagkatunaw; Ang zinc ay mananatiling solid sa mahabang panahon, dahil ang punto ng pagkatunaw nito ay nasa itaas ng 419°. Ano ang mangyayari sa humantong na may tulad na overheating? Magsisimula itong maging sakop ng isang kulay-kulay na bahaghari na pelikula, at pagkatapos ay ang ibabaw nito ay itatago sa ilalim ng isang layer ng hindi natutunaw na pulbos. Ang tingga ay nasunog mula sa sobrang pag-init at na-oxidized, na pinagsama sa oxygen sa hangin. Ang prosesong ito, tulad ng nalalaman, ay nangyayari sa mga ordinaryong temperatura, ngunit kapag pinainit ito ay nagpapatuloy nang mas mabilis. Kaya, sa oras na ang zinc ay nagsimulang matunaw, magkakaroon ng napakakaunting lead na metal na natitira. Ang haluang metal ay magiging ganap na naiibang komposisyon kaysa sa inaasahan, at isang malaking halaga ng tingga ang mawawala sa anyo ng basura. Ito ay malinaw na ang mas refractory zinc ay dapat munang matunaw at pagkatapos ay dapat idagdag ang tingga dito. Ang parehong bagay ay mangyayari kung ikaw ay haluin ang zinc na may tanso o tanso, pinainit muna ang sink. Ang sink ay masusunog sa oras na matunaw ang tanso. Nangangahulugan ito na ang metal na may mas mataas na punto ng pagkatunaw ay dapat palaging matunaw muna.
Ngunit ito lamang ay hindi maiiwasan ang pagkalasing. Kung ang isang maayos na pinainit na haluang metal ay pinananatiling sunog sa loob ng mahabang panahon, ang isang pelikula ay muling nabuo sa ibabaw ng likidong metal bilang isang resulta ng mga usok. Ito ay malinaw na ang mas fusible metal ay muling magiging oksido at ang komposisyon ng haluang metal ay magbabago; Nangangahulugan ito na ang metal ay hindi maaaring magpainit nang mahabang panahon nang hindi kinakailangan. Samakatuwid, sinusubukan nila sa lahat ng posibleng paraan upang mabawasan ang basura ng metal sa pamamagitan ng paglalagay nito sa isang compact mass; Ang mga maliliit na piraso, sup, mga pinagkataman ay unang "naka-pack", ang mga piraso ng higit pa o mas kaunting laki ay natutunaw, pinainit sa isang sapat na temperatura, at ang ibabaw ng metal ay protektado mula sa pakikipag-ugnay sa hangin. Para sa layuning ito, ang master ay maaaring kumuha ng borax o simpleng takpan ang ibabaw ng metal na may isang layer ng abo, na palaging lumulutang sa tuktok (salamat sa mas maliit nito tiyak na gravity) at hindi sasakit kapag nagbubuhos ng metal. Kapag ang metal ay tumigas, isa pang kababalaghan ang nangyayari, marahil ay pamilyar din sa mga batang manggagawa. Habang tumitigas ang metal, bumababa ito sa volume, at ang pagbaba na ito ay nangyayari dahil sa panloob, hindi pa solidified na mga particle ng metal. Ang isang mas marami o hindi gaanong makabuluhang funnel-shaped depression, ang tinatawag na shrinkage cavity, ay nabuo sa ibabaw ng casting o sa loob nito. Karaniwan ang amag ay ginawa sa isang paraan na ang pag-urong ng mga lukab ay nabuo sa mga lugar na iyon ng paghahagis na kasunod na inalis, sinusubukan na protektahan ang produkto mismo hangga't maaari. Ito ay malinaw na ang pag-urong ng mga lukab ay sumisira sa paghahagis at kung minsan ay maaaring gawin itong hindi magamit. Pagkatapos matunaw, ang metal ay bahagyang nag-overheat upang ito ay mas manipis at mas mainit at samakatuwid ay mas mahusay na punan ang mga detalye ng amag at hindi maagang mag-freeze mula sa pagkakadikit sa isang mas malamig na amag.
Dahil ang punto ng pagkatunaw ng mga haluang metal ay karaniwang mas mababa kaysa sa punto ng pagkatunaw ng pinaka-matigas ang ulo ng mga metal na bumubuo sa haluang metal, kung minsan ay kapaki-pakinabang na gawin ang kabaligtaran: unang matunaw ang mas madaling natutunaw na metal, at pagkatapos ay ang mas matigas ang ulo. Gayunpaman, ito ay pinahihintulutan lamang para sa mga metal na hindi gaanong nag-oxidize, o kung ang mga metal na ito ay protektado mula sa labis na oksihenasyon. Kailangan mong kumuha ng mas maraming metal kaysa sa kinakailangan para sa bagay mismo, upang punan nito hindi lamang ang amag, kundi pati na rin ang sprue channel. Malinaw na kailangan mo munang kalkulahin ang kinakailangang halaga ng metal.
Natutunaw at kumukulo na mga punto ng tubig
Ang pinakakahanga-hanga at kapaki-pakinabang na pag-aari ng tubig para sa buhay na kalikasan ay ang kakayahang maging isang likido sa ilalim ng "normal" na mga kondisyon. Ang mga molekula ng mga compound na halos kapareho ng tubig (halimbawa, mga molekula ng H2S o H2Se) ay mas mabigat, ngunit sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay bumubuo sila ng isang gas. Kaya, ang tubig ay tila sumasalungat sa mga batas ng periodic table, na, gaya ng nalalaman, ay hinuhulaan kung kailan, saan at kung anong mga katangian ng mga sangkap ang magiging malapit. Sa aming kaso, sumusunod mula sa talahanayan na ang mga katangian ng hydrogen compound ng mga elemento (tinatawag na hydride) na matatagpuan sa parehong mga vertical na haligi ay dapat magbago nang monotonically sa pagtaas ng masa ng mga atomo. Ang oxygen ay isang elemento ng ikaanim na pangkat ng talahanayang ito. Sa parehong grupo ay sulfur S (na may atomic weight 32), selenium Se (na may atomic weight 79), tellurium Te (na may atomic weight 128) at pollonium Po (na may atomic weight 209). Dahil dito, ang mga katangian ng mga hydride ng mga elementong ito ay dapat magbago nang monotonically kapag lumilipat mula sa mabibigat na elemento patungo sa mas magaan, i.e. sa pagkakasunod-sunod H2Po → H2Te → H2Se → H2S → H2O. Alin ang nangyayari, ngunit sa unang apat na hydride lamang. Halimbawa, ang mga kumukulo at natutunaw na punto ay tumataas habang tumataas ang atomic na bigat ng mga elemento. Sa figure, ang mga krus ay nagpapahiwatig ng mga punto ng kumukulo ng mga hydride na ito, at ang mga bilog ay nagpapahiwatig ng mga punto ng pagkatunaw.
Tulad ng makikita, habang bumababa ang timbang ng atom, ang mga temperatura ay ganap na bumababa nang linearly. Ang rehiyon ng pagkakaroon ng likidong yugto ng mga hydride ay lalong nagiging "malamig", at kung ang oxygen hydride H2O ay isang normal na tambalan, katulad ng mga kapitbahay nito sa ikaanim na pangkat, kung gayon ang likidong tubig ay iiral sa saklaw mula -80 ° C hanggang -95 ° C. Sa higit pa mataas na temperatura Ang H2O ay palaging magiging gas. Sa kabutihang palad para sa atin at sa lahat ng buhay sa Earth, ang tubig ay hindi nakikilala;
Ito ay ipinaliwanag nang simple - karamihan sa mga molekula ng tubig ay konektado sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen. Ang mga bono na ito ang nagpapakilala sa tubig mula sa mga likidong hydride na H2S, H2Se at H2Te. Kung wala sila doon, kung gayon ang tubig ay kumukulo na sa minus 95 °C. Ang enerhiya ng mga bono ng hydrogen ay medyo mataas, at maaari lamang silang masira sa mas mataas na temperatura. Kahit na sa gas na estado, ang isang malaking bilang ng mga molekula ng H2O ay nagpapanatili ng kanilang mga bono ng hydrogen, na pinagsama upang bumuo ng (H2O)2 dimer. Ang mga hydrogen bond ay ganap na nawawala lamang sa temperatura ng singaw ng tubig na 600 °C.
Alalahanin na ang pagkulo ay kapag nabubuo ang mga bula ng singaw sa loob ng kumukulong likido. Sa normal na presyon malinis na tubig kumukulo sa 100 "C. Kung ang init ay ibinibigay sa pamamagitan ng libreng ibabaw, ang proseso ng pagsingaw sa ibabaw ay mapabilis, ngunit ang volumetric vaporization na katangian ng pagkulo ay hindi mangyayari. Ang pagkulo ay maaari ding makamit sa pamamagitan ng pagpapababa ng panlabas na presyon, dahil sa kasong ito ang Ang presyon ng singaw ay katumbas ng panlabas na presyon, ay nakakamit sa isang mas mababang temperatura sa tuktok. mataas na bundok ang presyon at, nang naaayon, ang kumukulo na punto ay bumaba nang labis na ang tubig ay nagiging hindi angkop para sa pagluluto ng pagkain - ang kinakailangang temperatura ng tubig ay hindi naabot. Kapag sapat na altapresyon Ang tubig ay maaaring magpainit nang sapat upang matunaw ang tingga (327°C) at hindi pa rin kumulo.
Bilang karagdagan sa napakataas na temperatura ng pagkatunaw ng pagkulo (at ang huling proseso ay nangangailangan ng init ng pagsasanib na masyadong malaki para sa gayong simpleng likido), ang mismong saklaw ng pagkakaroon ng tubig ay maanomalya - ang daang digri kung saan naiiba ang mga temperaturang ito ay isang medyo malaking hanay para sa isang mababang molekular na timbang na likido gaya ng tubig. Ang mga limitasyon ng mga pinahihintulutang halaga para sa hypothermia at sobrang pag-init ng tubig ay hindi pangkaraniwang malaki - na may maingat na pag-init o paglamig, ang tubig ay nananatiling likido mula -40 °C hanggang +200 °C. Pinapalawak nito ang hanay ng temperatura kung saan maaaring manatiling likido ang tubig sa 240 °C.
Kapag ang yelo ay pinainit, ang temperatura nito ay unang tumataas, ngunit mula sa sandaling ang isang pinaghalong tubig at yelo ay nabuo, ang temperatura ay mananatiling hindi nagbabago hanggang ang lahat ng yelo ay matunaw. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang init na ibinibigay sa natutunaw na yelo ay pangunahing ginugugol lamang sa pagkasira ng mga kristal. Ang temperatura ng natutunaw na yelo ay nananatiling hindi nagbabago hanggang ang lahat ng mga kristal ay nawasak (tingnan ang nakatagong init ng pagsasanib).
Natutunaw
Ang mga natutunaw ay isang likidong natunaw na estado ng mga sangkap sa mga temperatura sa loob ng ilang partikular na limitasyon na malayo sa kritikal na punto ng pagkatunaw at matatagpuan na mas malapit sa punto ng pagkatunaw. Ang likas na katangian ng mga natutunaw ay likas na tinutukoy ng uri ng mga kemikal na bono ng mga elemento sa tinunaw na substansiya.
Natagpuan ang mga natutunaw malawak na aplikasyon sa metalurhiya, paggawa ng salamin at iba pang larangan ng teknolohiya. Karaniwan, ang mga natutunaw ay may kumplikadong komposisyon at naglalaman ng iba't ibang mga sangkap na nakikipag-ugnayan (tingnan ang phase diagram).
May mga natutunaw
1.Metal (Metals (ang pangalan ay nagmula sa Latin na metallum - mine, mine) - isang pangkat ng mga elemento na may katangian mga katangian ng metal tulad ng mataas na thermal at electrical conductivity, positive temperature coefficient of resistance, mataas na ductility at metallic luster);
2. Ionic (Ion (sinaunang Greek ἰόν - going) - isang monatomic o polyatomic electrically charged particle na nabuo bilang resulta ng pagkawala o pagkamit ng isa o higit pang mga electron sa pamamagitan ng atom o molekula. Ang Ionization (ang proseso ng pagbuo ng mga ions) ay maaaring nangyayari sa mataas na temperatura, sa ilalim ng impluwensya electric field);
3. Ang mga semiconductor na may covalent bond sa pagitan ng mga atomo (Ang mga semiconductor ay mga materyales na, sa kanilang partikular na kondaktibiti, ay sumasakop sa isang intermediate na lugar sa pagitan ng mga konduktor at dielectrics at naiiba sa mga konduktor sa malakas na pag-asa ng tiyak na kondaktibiti sa konsentrasyon ng mga impurities, temperatura at iba't ibang uri radiation. Ang pangunahing pag-aari ng mga materyales na ito ay isang pagtaas sa electrical conductivity na may pagtaas ng temperatura);
4.Organic na natutunaw sa mga bono ng van der Waals;
5. High-polymer (Polymers (Greek πολύ- - many; μέρος - part) - inorganic at organic, amorphous at crystalline substance na nakuha sa paulit-ulit na pag-uulit iba't ibang grupo atoms na tinatawag na "monomer units" na konektado sa mahabang macromolecules sa pamamagitan ng kemikal o coordination bond)
Natutunaw ayon sa uri mga kemikal na compound mayroong:
1. Asin;
2.Oxide;
3. Oxide-silicate (slag), atbp.
Natutunaw na may mga espesyal na katangian:
1.Eutectic
Mga kagiliw-giliw na katotohanan tungkol sa pagtunaw
Mga butil ng yelo at bituin.
Magdala ng isang piraso puro yelo sa isang mainit na silid at panoorin itong natutunaw. Medyo mabilis na nagiging malinaw na ang yelo, na tila monolitik at homogenous, ay nahahati sa maraming maliliit na butil - mga indibidwal na kristal. Magulo silang matatagpuan sa dami ng yelo. Ang parehong kawili-wiling larawan ay makikita kapag ang yelo ay natutunaw mula sa ibabaw.
Magdala ng makinis na piraso ng yelo sa lampara at maghintay hanggang sa magsimula itong matunaw. Habang ang pagkatunaw ay umabot sa panloob na mga butil, ang napakahusay na mga pattern ay magsisimulang lumitaw. Sa isang malakas na magnifying glass makikita mo na mayroon silang hugis ng hexagonal snowflakes. Sa katunayan, ang mga ito ay mga lasaw na depresyon na puno ng tubig. Ang hugis at direksyon ng kanilang mga sinag ay tumutugma sa oryentasyon ng ice single crystals. Ang mga pattern na ito ay tinatawag na "Tyndale star" bilang parangal sa English physicist na natuklasan at inilarawan ang mga ito noong 1855. Ang "Tyndall star," na parang mga snowflake, ay talagang mga depression sa ibabaw ng natunaw na yelo na halos 1.5 mm ang laki, na puno ng tubig. Sa kanilang gitna, ang mga bula ng hangin ay nakikita, na lumitaw dahil sa pagkakaiba sa dami ng natunaw na yelo at natutunaw na tubig.
ALAM MO BA?
Mayroong isang metal, ang tinatawag na Wood's alloy, na madaling matunaw kahit na sa maligamgam na tubig (+68 degrees Celsius). Kaya, kapag hinahalo ang asukal sa isang baso, ang isang metal na kutsara na gawa sa haluang ito ay matutunaw nang mas mabilis kaysa sa asukal!
Ang pinaka-matigas na sangkap, tantalum carbide TaC0-88, ay natutunaw sa temperatura na 3990°C.
Noong 1987, ang mga mananaliksik ng Aleman ay nakapagpalamig ng tubig sa temperatura na -700C, na pinapanatili ito sa isang likidong estado.
Minsan, para mas mabilis na matunaw ang niyebe sa mga bangketa, binuburan sila ng asin. Ang pagtunaw ng yelo ay nangyayari dahil ang isang solusyon ng asin sa tubig ay nabuo, na ang pagyeyelo ay mas mababa kaysa sa temperatura ng hangin. Ang solusyon ay dumadaloy lamang sa bangketa.
Kapansin-pansin, ang iyong mga paa ay lumalamig sa basang simento, dahil ang temperatura ng solusyon sa asin at tubig ay mas mababa kaysa sa temperatura ng purong niyebe.
Kung ibubuhos mo ang tsaa mula sa isang tsarera sa dalawang tarong: na may asukal at walang asukal, kung gayon ang tsaa sa tabo na may asukal ay magiging mas malamig, dahil ang enerhiya ay ginagamit din upang matunaw ang asukal (upang sirain ang kristal na sala-sala nito).
Sa matinding frosts, ang skating rink ay natubigan upang maibalik ang kinis ng yelo. mainit na tubig.. Mainit na tubig natutunaw manipis tuktok na layer yelo, hindi nagyelo nang napakabilis, may oras na kumalat, at ang ibabaw ng yelo ay nagiging napakakinis.
Konklusyon (konklusyon)
Ang pagkatunaw ay ang paglipat ng isang sangkap mula sa isang solido patungo sa isang likidong estado.
Kapag pinainit, ang temperatura ng sangkap ay tumataas, at ang bilis ng thermal na paggalaw ng mga particle ay tumataas, habang ang panloob na enerhiya ng katawan ay tumataas.
Kapag ang temperatura ng isang solid ay umabot sa punto ng pagkatunaw nito, ang kristal na sala-sala ng solid ay nagsisimulang bumagsak. Kaya, ang pangunahing bahagi ng enerhiya ng pampainit na isinasagawa sa solidong katawan ay napupunta upang bawasan ang mga bono sa pagitan ng mga particle ng sangkap, ibig sabihin, upang sirain ang kristal na sala-sala. Kasabay nito, ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ay tumataas.
Ang natunaw na sangkap ay may malaking reserba panloob na enerhiya kaysa sa solid state. Ang natitirang bahagi ng init ng pagsasanib ay ginugugol sa pagsasagawa ng trabaho upang baguhin ang dami ng katawan sa panahon ng pagkatunaw nito.
Kapag natutunaw, ang dami ng karamihan sa mga mala-kristal na katawan ay tumataas (sa pamamagitan ng 3-6%), at kapag nagpapatibay ito ay bumababa. Ngunit may mga sangkap na ang volume ay bumababa kapag natunaw, at kapag solidified ito ay tumataas. Kabilang dito ang, halimbawa, tubig at cast iron, silikon at ilang iba pa. . Ito ang dahilan kung bakit lumulutang ang yelo sa ibabaw ng tubig, at ang solidong cast iron ay lumulutang sa sarili nitong pagkatunaw.
Solids, na tinatawag na amorphous (amber, resin, glass) ay walang tiyak na punto ng pagkatunaw.
Ang halaga ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang sangkap ay katumbas ng produkto ng tiyak na init ng pagsasanib at ang masa ng sangkap.
Ang tiyak na init ng pagsasanib ay nagpapakita kung gaano karaming init ang kinakailangan upang ganap na mabago ang 1 kg ng isang sangkap mula sa solid patungo sa likido, na kinuha sa bilis ng pagkatunaw.
Ang yunit ng SI ng tiyak na init ng pagsasanib ay 1J/kg.
Sa panahon ng proseso ng pagtunaw, ang temperatura ng kristal ay nananatiling pare-pareho. Ang temperaturang ito ay tinatawag na melting point. Ang bawat sangkap ay may sariling punto ng pagkatunaw.
Ang punto ng pagkatunaw para sa isang partikular na sangkap ay nakasalalay sa presyon ng atmospera.
Listahan ng ginamit na panitikan
1) Data mula sa electronic na libreng encyclopedia na "Wikpedia"
http://ru.wikipedia.org/wiki/Main_page
2) Website na “Cool physics for the curious” http://class-fizika.narod.ru/8_11.htm
3) Website " Mga katangiang pisikal tubig"
http://all-about-water.ru/boiling-temperature.php
4) Website na "Mga Metal at Structure"
http://metaloconstruction.ru/osnovy-plavleniya-metallov/
