Ushbu darsda biz "birlashmaning o'ziga xos issiqligi" tushunchasini o'rganamiz. Bu qiymat erish nuqtasida 1 kg moddaga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdorini tavsiflaydi, shunda u qattiq holat suyuqlikka aylanadi (yoki aksincha).
Biz moddaning erishi uchun zarur bo'lgan (yoki kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan) issiqlik miqdorini topish formulasini o'rganamiz.
Mavzu: Moddaning agregat holatlari
Dars: Erishning solishtirma issiqligi
Bu dars moddaning erishi (kristallanishi)ning asosiy xarakteristikasi - o'ziga xos sintez issiqligiga bag'ishlangan.
Oxirgi darsda biz bir savolga to'xtaldik: erish paytida tananing ichki energiyasi qanday o'zgaradi?
Biz bildikki, issiqlik qo'shilsa, tananing ichki energiyasi ortadi. Shu bilan birga, biz tananing ichki energiyasini harorat kabi tushuncha bilan tavsiflash mumkinligini bilamiz. Biz allaqachon bilganimizdek, erish paytida harorat o'zgarmaydi. Shu sababli, biz paradoks bilan shug'ullanayotganimizga shubha tug'ilishi mumkin: ichki energiya kuchayadi, lekin harorat o'zgarmaydi.
Bu haqiqatni tushuntirish juda oddiy: barcha energiya kristall panjarani yo'q qilishga sarflanadi. Teskari jarayon shunga o'xshash: kristallanish jarayonida moddaning molekulalari birlashadi yagona tizim, ortiqcha energiya esa tashqi muhit tomonidan chiqariladi va so'riladi.
Turli tajribalar natijasida bir moddani qattiq holatdan suyuq holatga o'tkazish uchun har xil miqdorda issiqlik talab qilinishini aniqlash mumkin bo'ldi.
Keyin bu issiqlik miqdorini bir xil moddaning massasi bilan solishtirishga qaror qilindi. Bu sintezning o'ziga xos issiqligi kabi xarakteristikaning paydo bo'lishiga olib keldi.
Ta'rif
Erishishning o'ziga xos issiqligi- erish nuqtasiga qadar qizdirilgan 1 kg moddani qattiq holatdan suyuq holatga o'tkazish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori.
Xuddi shu miqdor 1 kg moddaning kristallanishida ajralib chiqadi.
U sintezning o'ziga xos issiqligi bilan belgilanadi (yunoncha harf, "lambda" yoki "lambda" deb o'qiladi).
O'lchov birliklari: . IN Ushbu holatda o'lchamda harorat yo'q, chunki erish (kristallanish) paytida harorat o'zgarmaydi.
Moddani eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalaniladi:
Issiqlik miqdori (J);
Jadvalda qidirilayotgan termoyadroviyning o'ziga xos issiqligi (;
Moddaning massasi.
Tana kristallanganda, u "-" belgisi bilan yoziladi, chunki issiqlik chiqariladi.
Masalan, muzning o'ziga xos termoyadroviy issiqligi:
. Yoki temirning o'ziga xos erish issiqligi:
.
Muzning o'ziga xos erish issiqligi temirning o'ziga xos erish issiqligidan kattaroq bo'lishi ajablanarli emas. Muayyan moddaning erishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori moddaning xususiyatlariga, xususan, ushbu moddaning zarralari orasidagi bog'lanish energiyasiga bog'liq.
Ushbu darsda biz sintezning o'ziga xos issiqligi tushunchasini ko'rib chiqdik.
Keyingi darsda kristall jismlarni isitish va eritish bilan bog'liq masalalarni yechish usullarini o'rganamiz.
Ma'lumotnomalar
- Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Fizika 8 / Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosin.
- Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fizika 8. - M.: Ta'lim.
- Fizika, mexanika va boshqalar ().
- Ajoyib fizika ().
- Kaf-fiz-1586.narod.ru internet portali ().
Uy vazifasi
Erish - bu jismning qattiq kristall holatdan suyuq holatga o'tishi. Erish maxsus termoyadroviy issiqlikning yutilishi bilan sodir bo'ladi va birinchi darajali fazali o'tishdir.
Erish qobiliyati moddaning fizik xususiyatlarini bildiradi
At normal bosim, metallar orasida eng yuqori erish nuqtasi volfram (3422 °C), oddiy moddalar umumiy - uglerod (turli manbalarga ko'ra, 3500 - 4500 °C) va o'zboshimchalik bilan moddalar orasida - gafniy karbid HfC (3890 °C). Biz geliyning eng past erish nuqtasiga ega deb taxmin qilishimiz mumkin: normal bosimda u o'zboshimchalik bilan past haroratlarda suyuqlik bo'lib qoladi.
Oddiy bosimdagi ko'p moddalar suyuq fazaga ega emas. Ular qizdirilganda darhol sublimatsiya orqali gazsimon holatga aylanadi.
9-rasm - Muzning erishi
Kristallanish - bu kristallarning hosil bo'lishi bilan moddaning suyuq holatdan qattiq kristall holatga o'tish jarayoni.
Faza - bu termodinamik tizimning boshqa qismlaridan (boshqa fazalardan) interfeys orqali ajratilgan bir hil qismi bo'lib, u orqali o'tganda kimyoviy tarkibi, materiyaning tuzilishi va xossalari keskin o'zgaradi.
10-rasm - Muz hosil bo'lishi bilan suvning kristallanishi
Kristallanish - qattiq fazani eritmalar yoki eritmalardan kristall holida ajratib olish jarayoni, kristallanish jarayoni moddalarni sof holida olish uchun ishlatiladi;
Kristallanish ma'lum bir cheklash shartiga erishilganda boshlanadi, masalan, suyuqlikning o'ta sovishi yoki bug'ning o'ta to'yinganligi, ko'plab mayda kristallar - kristallanish markazlari deyarli bir zumda paydo bo'ladi. Kristallar suyuqlik yoki bug'dan atomlar yoki molekulalarni biriktirish orqali o'sadi. Kristal yuzlarning o'sishi to'liq bo'lmagan atom qatlamlarining qirralari (qadamlari) o'sib borishi bilan yuz bo'ylab harakatlanadi; O'sish tezligining kristallanish sharoitlariga bog'liqligi turli xil o'sish shakllari va kristalli tuzilmalarga (ko'p yuzli, qatlamli, ignasimon, skelet, dendritik va boshqa shakllar, qalam tuzilmalari va boshqalar) olib keladi. Kristallanish jarayonida muqarrar ravishda turli nuqsonlar paydo bo'ladi.
Kristallanish markazlarining soni va o'sish tezligi o'ta sovutish darajasidan sezilarli darajada ta'sirlanadi.
Supercooling darajasi - suyuq metallning kristalli (qattiq) modifikatsiyaga o'tish haroratidan past bo'lgan sovutish darajasi. Kristallanishning yashirin issiqligining energiyasini qoplash kerak. Birlamchi kristallanish - suyuqlikdan qattiq holatga o'tish jarayonida metallarda (va qotishmalarda) kristallarning hosil bo'lishi.
Maxsus termoyadroviy issiqlik (shuningdek: termoyadroviy entalpiya; kristallanishning solishtirma issiqligining ekvivalent tushunchasi ham mavjud) - muvozanatdagi izobarik-izotermik jarayonda kristall moddaning massasining bir birligiga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori. uni qattiq (kristalli) holatdan suyuqlikka o'tkazish uchun (keyin moddaning kristallanishi paytida bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi).
Erish yoki kristallanish jarayonida issiqlik miqdori: Q=ml
Bug'lanish va qaynatish. Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi
Bug'lanish - bu moddaning suyuq holatdan gazsimon holatga (bug') o'tish jarayoni. Bug'lanish jarayoni kondensatsiya jarayonining teskari (bug' holatidan suyuq holatga o'tish. Bug'lanish (bug'lanish), moddaning kondensatsiyalangan (qattiq yoki suyuq) fazadan gazsimon (bug') holatiga o'tishi; birinchi tartib. fazali o'tish.
Oliy fizikada bug'lanishning yanada rivojlangan kontseptsiyasi mavjud
Bug'lanish - bu suyuqlik yoki qattiq jism yuzasidan Ek > Ep bilan zarrachalar (molekulalar, atomlar) uchib chiqish (parchalanish) jarayonidir.
11-rasm - Bir stakan choy ustida bug'lanish
Bug'lanishning solishtirma issiqligi (bug'lanish) (L) -- jismoniy miqdor, qaynash nuqtasida olingan 1 kg moddani suyuqlikdan gazsimon holatga o'tkazish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdorini ko'rsatadi. Bug'lanishning solishtirma issiqligi J/kg da o'lchanadi.
Qaynatish - suyuqlikdagi bug'lanish jarayoni (moddaning suyuqlikdan gazsimon holatga o'tishi), fazalarni ajratish chegaralarining paydo bo'lishi. Qaynash nuqtasi atmosfera bosimi odatda kimyoviy toza moddaning asosiy fizik-kimyoviy xususiyatlaridan biri sifatida beriladi.
Qaynatish - bu birinchi darajali fazaga o'tish. Qaynatish, erishilgan qaynash harorati va aralashmalarning mavjudligi bilan belgilanadigan bug'lanish markazlarining shakllanishi tufayli sirtdan bug'lanishdan ko'ra ko'proq intensiv ravishda sodir bo'ladi.
Pufak hosil bo'lish jarayoniga bosim ta'sir qilishi mumkin, tovush to'lqinlari, ionlanish. Xususan, qabariq kamerasi zaryadlangan zarrachalarning o'tishi paytida ionlanishdan suyuqlikning mikrohajmlarini qaynatish printsipi asosida ishlaydi.
12-rasm - Qaynayotgan suv
Qaynatish, suyuqlikning bug'lanishi va bug'ning kondensatsiyasi paytidagi issiqlik miqdori: Q=mL
Qattiq moddani eritish uchun uni qizdirish kerak. Va har qanday tanani qizdirganda, bitta qiziq xususiyat qayd etiladi
O'ziga xoslik shundaki, tana harorati erish nuqtasiga qadar ko'tariladi va keyin butun tana suyuq holatga o'tguncha to'xtaydi. Eritgandan keyin harorat yana ko'tarila boshlaydi, agar, albatta, isitish davom ettirilsa. Ya'ni, tanani isitadigan vaqt bor, lekin u qizib ketmaydi. Biz sarflagan issiqlik energiyasi qayerga ketadi? Bu savolga javob berish uchun biz tananing ichiga qarashimiz kerak.
Qattiq jismda molekulalar ma'lum tartibda kristallar shaklida joylashadi. Ular amalda harakat qilmaydi, faqat joyida biroz tebranadi. Moddaning suyuq holatga o'tishi uchun molekulalarga qo'shimcha energiya berilishi kerak, shunda ular kristallardagi qo'shni molekulalarning tortishishidan qochib qutula oladilar. Tanani isitish orqali biz molekulalarga bu zarur energiyani beramiz. Va barcha molekulalar etarli energiya olmaguncha va barcha kristallar vayron bo'lmaguncha, tana harorati ko'tarilmaydi. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, bir xil massadagi turli moddalar uni to'liq eritish uchun har xil miqdorda issiqlik talab qiladi.
Ya'ni, u bog'liq bo'lgan ma'lum bir qiymat mavjud moddaning erishi uchun qancha issiqlik yutilishi kerak?. Va bu qiymat turli moddalar uchun farq qiladi. Fizikada bu miqdor moddaning o'ziga xos erish issiqligi deb ataladi. Shunga qaramay, tajribalar natijasida termoyadroviyning o'ziga xos issiqligi turli moddalar va bu ma'lumotlarni to'plash mumkin bo'lgan maxsus jadvallarda to'plangan. Erishishning solishtirma issiqligi yunoncha l (lambda) harfi bilan belgilanadi va o'lchov birligi 1 J/kg.
Muayyan erish issiqligi formulasi
Erishishning o'ziga xos issiqligi quyidagi formula bo'yicha topiladi:
Bu yerda Q - massasi m bo'lgan jismni eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori.
Yana tajribalardan ma'lumki, moddalar qotib qolganda, ularni eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdorini chiqaradi. Molekulalar energiyani yo'qotib, boshqa molekulalarning tortishishlariga qarshi tura olmagan holda kristallar hosil qiladi. Va yana, tana harorati butun tana qattiqlashmaguncha va uning erishi uchun sarflangan barcha energiya chiqarilmaguncha pasaymaydi. Ya'ni, sintezning solishtirma issiqligi massasi m bo'lgan jismni eritish uchun qancha energiya sarflash kerakligini va bu jism qotib qolganda qancha energiya ajralib chiqishini ko'rsatadi.
Masalan, qattiq holatdagi suvning solishtirma erish issiqligi, ya’ni muzning solishtirma erish issiqligi 3,4*105 J/kg ga teng. Ushbu ma'lumotlar har qanday massadagi muzni eritish uchun qancha energiya kerakligini hisoblash imkonini beradi. Muz va suvning o'ziga xos issiqlik sig'imini ham bilib, siz ma'lum bir jarayon uchun qancha energiya kerakligini aniq hisoblashingiz mumkin, masalan, og'irligi 2 kg va harorat - 30˚C muzni eritib, hosil bo'lgan suvni qaynatish. Turli moddalar uchun bunday ma'lumotlar sanoatda har qanday tovarlarni ishlab chiqarishda haqiqiy energiya xarajatlarini hisoblash uchun juda zarur.
ANTRACT
"Eriyotgan jismlar"
Bajarildi:
Prysyazhnyuk Olga 9-A
Tekshirildi:
Nevzorova Tatyana Igorevna
Kirish
1) Issiqlik miqdorini hisoblash
2) eritish
3) erishning solishtirma issiqligi
4) Metalllarni eritish
5) Suvning erish va qaynash nuqtalari
6) eriydi
7) Erish haqida qiziqarli ma'lumotlar
Xulosa (xulosalar)
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati
Kirish
Agregat holat - ma'lum sifat xususiyatlari bilan tavsiflangan materiya holati: hajm va shaklni saqlab turish qobiliyati yoki qobiliyatsizligi, uzoq va qisqa masofadagi tartibning mavjudligi yoki yo'qligi va boshqalar. Agregatsiya holatining o'zgarishi erkin energiya, entropiya, zichlik va boshqa asosiy jismoniy xususiyatlarning keskin o'zgarishi bilan birga bo'lishi mumkin.
Agregatsiyaning uchta asosiy holati mavjud: qattiq, suyuq va gaz. Ba'zida plazmani agregatsiya holati sifatida tasniflash mutlaqo to'g'ri emas. Boshqa yig'ilish holatlari mavjud, masalan, suyuq kristallar yoki Bose-Eynshteyn kondensati.
Agregat holatidagi o'zgarishlar fazali o'tishlar deb ataladigan termodinamik jarayonlardir. Quyidagi navlar ajralib turadi: qattiqdan suyuqlikka - eritish; suyuqlikdan gaz holatiga - bug'lanish va qaynatish; qattiqdan gazsimon holatga - sublimatsiya; gazsimon holatdan suyuq yoki qattiq holatga - kondensatsiya. O'ziga xos xususiyat plazma holatiga o'tishning keskin chegarasining yo'qligi.
Tavsif uchun turli sharoitlar fizikada termodinamik fazaning kengroq tushunchasi qo'llaniladi. Bir fazadan ikkinchi fazaga o'tishni tavsiflovchi hodisalar tanqidiy hodisalar deyiladi.
Qattiq: hajm va shaklni saqlab qolish qobiliyati bilan tavsiflangan holat. Qattiq jismning atomlari muvozanat holati atrofida faqat kichik tebranishlarni boshdan kechiradi. Uzoq va qisqa muddatli buyurtma mavjud.
Suyuqlik: moddaning siqilish qobiliyati past bo'lgan holati, ya'ni u hajmni yaxshi saqlaydi, lekin shaklini saqlab qololmaydi. Suyuqlik osongina joylashtirilgan idishning shaklini oladi. Suyuqlikning atomlari yoki molekulalari muvozanat holati yaqinida tebranadi, boshqa atomlar tomonidan qulflanadi va ko'pincha boshqa bo'sh joylarga o'tadi. Faqat qisqa muddatli buyurtma mavjud.
Gaz: hajmi va shaklini saqlab qolish qobiliyatiga ega bo'lmagan, yaxshi siqilish bilan tavsiflangan holat. Gaz unga berilgan butun hajmni egallashga intiladi. Gazning atomlari yoki molekulalari nisbatan erkin harakat qiladi, ular orasidagi masofalar o'lchamlaridan ancha katta.
Boshqa holatlar: Chuqur sovutilganda, ba'zi moddalar (hamma emas) o'ta o'tkazuvchan yoki o'ta suyuqlik holatiga aylanadi. Bu holatlar, albatta, alohida termodinamik fazalardir, lekin ularni universal emasligi sababli materiyaning yangi agregat holatlari deb atash qiyin. Muayyan sharoitlarda qattiq va suyuqlik va hatto gazlarning xossalarini ko'rsatadigan pastalar, jellar, suspenziyalar, aerozollar va boshqalar kabi geterogen moddalar odatda moddaning har qanday o'ziga xos agregat holatiga emas, balki dispers materiallar sifatida tasniflanadi.
Erish
Guruch. 1. Sof moddaning holati (diagramma)
Guruch. 2. Kristal jismning erish nuqtasi
Guruch. 3. Ishqoriy metallarning erish nuqtasi
Erish - moddaning kristall (qattiq) holatdan suyuqlikka o'tishi; issiqlikning yutilishi bilan sodir bo'ladi (birinchi tartibli fazaga o'tish). Sof moddalarning birlashishining asosiy xarakteristikalari erish nuqtasi (Tm) va sintez jarayonini amalga oshirish uchun zarur bo'lgan issiqlik (Qm erish issiqligi).
P.ning harorati tashqi bosim p ga bogʻliq; sof moddaning holat diagrammasida bu bog'liqlik erish egri chizig'i bilan tasvirlangan (1-rasmda qattiq va suyuq fazalarning birgalikda yashash egri chizig'i, AD yoki AD") Qotishmalar va qattiq eritmalarning erishi, qoida tariqasida, harorat diapazoni (o'zgarmas Tm bo'lgan evtektika bundan mustasno) Qotishmaning o'zgarishining boshlanishi va oxiri haroratining ma'lum bosimdagi tarkibiga bog'liqligi holat diagrammalarida maxsus chiziqlar (suyuqlik va solidus egri chiziqlari) bilan tasvirlangan. ga qarang. Ikki tomonlama tizimlar). Bir qator yuqori molekulyar birikmalar (masalan, suyuq kristallar hosil qila oladigan moddalar) uchun qattiq kristall holatdan izotrop suyuqlikka o'tish bosqichlarda (ma'lum bir harorat oralig'ida) sodir bo'ladi, har bir bosqich ma'lum bir halokat bosqichini tavsiflaydi. kristall tuzilishi.
Muayyan haroratning mavjudligi P. - muhim belgisi qattiq moddalarning to'g'ri kristalli tuzilishi. Bu xususiyatga ko'ra ularni qattiq erish nuqtasiga ega bo'lmagan amorf qattiq jismlardan osongina ajratish mumkin. Amorf qattiq moddalar asta-sekin suyuqlik holatiga o'tadi, harorat ko'tarilganda yumshaydi (qarang Amorf holat). Sof metallar orasida eng yuqori harorat volfram (3410 °C), simob esa eng past haroratga (-38,9 °C) ega. Ayniqsa, o'tga chidamli birikmalarga quyidagilar kiradi: TiN (3200 °C), HfN (3580 °C), ZrC (3805 °C), TaC (4070 °C), HfC (4160 °C) va boshqalar. Qoida tariqasida, yuqori bo'lgan moddalar uchun. Tmelt Qmeltning yuqori qiymatlari bilan tavsiflanadi. Kristalli moddalarda mavjud bo'lgan aralashmalar ularning erish nuqtasini pasaytiradi. Bu amalda erish nuqtasi past bo'lgan qotishmalar (masalan, erish nuqtasi = 68 ° C bo'lgan yog'och qotishmasiga qarang) va sovutish aralashmalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
P. kristall modda Tm ga yetganda boshlanadi. Jarayon boshidan uning tugaguniga qadar, moddaga issiqlik berilishiga qaramay, moddaning harorati doimiy va Tmeltga teng bo'lib qoladi (2-rasm). Kristalni T > Tmel ingacha qizdiring normal sharoitlar ishlamay qoladi (qarang: Haddan tashqari qizib ketish), kristallanish paytida esa eritmaning sezilarli darajada sovishi nisbatan osonlik bilan amalga oshiriladi.
Tmelning p bosimiga bog'liqligi tabiati P.dagi hajmli o'zgarishlar (DVmel) yo'nalishi bilan belgilanadi (Klapeyron-Klauzius tenglamasiga qarang). Ko'pgina hollarda moddalarning chiqarilishi ularning hajmining oshishi bilan birga keladi (odatda bir necha foizga). Agar bu sodir bo'lsa, unda bosimning oshishi Tmeltning oshishiga olib keladi (3-rasm). Shu bilan birga, ba'zi moddalar (suv, bir qator metallar va metallidlar, 1-rasmga qarang) P davrida hajmining pasayishiga uchraydi. Bu moddalarning P. harorati bosim ortishi bilan pasayadi.
P. moddaning fizik xossalarining oʻzgarishi bilan kechadi: entropiyaning ortishi, bu moddaning kristall tuzilishidagi tartibsizlikni aks ettiradi; issiqlik quvvatini oshirish, elektr qarshilik[suyuq holatda yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan ba'zi yarim metallar (Bi, Sb) va yarim o'tkazgichlar (Ge) bundan mustasno]. P. vaqtida kesishga qarshilik deyarli nolga tushadi (koʻndalang siljish qarshiligi eritmada tarqala olmaydi. elastik to'lqinlar, Suyuqlikka qarang), tovush tarqalish tezligi (uzunlamasına to'lqinlar) va boshqalar kamayadi.
Molekulyar-kinetik tushunchalarga koʻra P. quyidagicha amalga oshiriladi. Kristal jismga issiqlik berilganda, uning atomlarining tebranish energiyasi (tebranish amplitudasi) ortadi, bu tana haroratining oshishiga olib keladi va uning shakllanishiga yordam beradi. har xil turlari nuqsonlar (kristal panjarasining to'ldirilmagan tugunlari - bo'sh joylar; uning tugunlari orasiga o'rnatilgan atomlar tomonidan panjara davriyligini buzish va boshqalar, Kristallardagi nuqsonlar bo'limiga qarang). Molekulyar kristallarda molekulalar sferik shaklga ega bo'lmasa, molekulyar o'qlarning o'zaro yo'nalishining qisman buzilishi sodir bo'lishi mumkin. Nosozliklar sonining bosqichma-bosqich o'sishi va ularning birlashishi oldindan erish bosqichini tavsiflaydi. Tm ga yetganda, kristallda nuqsonlarning kritik kontsentratsiyasi hosil bo'ladi va falaj boshlanadi - kristall panjara oson harakatlanuvchi submikroskopik hududlarga parchalanadi. P. vaqtida beriladigan issiqlik tanani isitish uchun emas, balki atomlararo bogʻlanishlarni uzish va kristallardagi uzoq masofali tartibni buzish uchun ishlatiladi (qarang. Uzoq masofadagi tartib va qisqa masofali tartib). Submikroskopik hududlarning o'zida, transformatsiya paytida atomlarning joylashishidagi qisqa masofali tartib sezilarli darajada o'zgarmaydi (Tm dagi eritmaning koordinatsion soni ko'p hollarda kristalniki bilan bir xil bo'lib qoladi). Bu bug'lanish issiqliklariga nisbatan Qpl termoyadroviy issiqliklarining past qiymatlarini va bug'lanish paytida moddalarning bir qator fizik xususiyatlarining nisbatan kichik o'zgarishini tushuntiradi.
P. jarayoni oʻynaydi muhim rol tabiatda (Yer yuzasida qor va muz ishlab chiqarish, uning chuqurligida foydali qazilmalar ishlab chiqarish va boshqalar) va texnologiyada (metall va qotishmalarni ishlab chiqarish, qoliplarga quyish va boshqalar).
Erishishning o'ziga xos issiqligi
O'ziga xos termoyadroviy issiqlik (shuningdek: termoyadroviy entalpiya; ekvivalent kristallanishning o'ziga xos issiqligi tushunchasi ham mavjud) - muvozanatli izobarik-izotermik jarayonda kristall moddaning massasining bir birligiga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori. uni qattiq (kristalli) holatdan suyuqlikka o'tkazish (moddaning kristallanishi paytida chiqarilgan issiqlik miqdori). Eritish issiqligi - maxsus holat birinchi tartibli fazali o'tish issiqligi. O'ziga xos termoyadroviy issiqlik (J/kg) va molyar issiqlik (J/mol) o'rtasida farqlanadi.
Erishishning o'ziga xos issiqligi harf bilan ko'rsatilgan (yunoncha lambda harfi) Erishishning solishtirma issiqligini hisoblash formulasi:
bu erda - erishning solishtirma issiqligi, erish paytida (yoki kristallanish paytida ajralib chiqadigan) modda tomonidan olingan issiqlik miqdori, erish (kristallanish) moddaning massasi.
Metalllarni eritish
Metalllarni eritishda taniqli qoidalarga rioya qilish kerak. Faraz qilaylik, ular qo‘rg‘oshin va ruxni eritib olishadi. Qo'rg'oshin tezda eriydi, erish nuqtasi 327 °; sink uzoq vaqt davomida qattiq qoladi, chunki uning erish nuqtasi 419 ° dan yuqori. Bunday qizib ketish bilan nima sodir bo'ladi? U kamalak rangli plyonka bilan qoplana boshlaydi, so'ngra uning yuzasi erimaydigan kukun qatlami ostida yashirinadi. Qo'rg'oshin haddan tashqari qizib ketgan va oksidlangan, havodagi kislorod bilan birlashgan. Bu jarayon, ma'lumki, oddiy haroratda sodir bo'ladi, lekin qizdirilganda u tezroq ketadi. Shunday qilib, sink eriy boshlagunga qadar, qo'rg'oshin metall juda oz qoladi. Qotishma kutilganidan butunlay boshqacha tarkibga ega bo'lib chiqadi va katta miqdorda qo'rg'oshin chiqindilar shaklida yo'qoladi. Ko'proq o'tga chidamli sinkni avval eritib, keyin unga qo'rg'oshin qo'shish kerakligi aniq. Agar siz sinkni mis yoki guruch bilan qotishsangiz, avval sinkni qizdirsangiz, xuddi shunday bo'ladi. Mis erishi bilan sink yonib ketadi. Bu shuni anglatadiki, erish nuqtasi yuqori bo'lgan metall har doim birinchi bo'lib eritilishi kerak.
Ammo buning o'zi mastlikdan qochib qutula olmaydi. To'g'ri qizdirilgan qotishma uzoq vaqt davomida olovda saqlansa, bug'lar natijasida suyuq metall yuzasida yana plyonka hosil bo'ladi. Ko'proq eriydigan metall yana oksidga aylanishi va qotishma tarkibi o'zgarishi aniq; Bu shuni anglatadiki, metallni keraksiz uzoq vaqt davomida qizdirib bo'lmaydi. Shuning uchun, ular ixcham massaga yotqizish orqali metall chiqindilarini kamaytirishga har tomonlama harakat qilishadi; kichik bo'laklar, talaşlar, talaşlar birinchi navbatda "qadoqlanadi", ko'proq yoki kamroq bir xil o'lchamdagi bo'laklar eritiladi, etarli haroratda isitiladi va metall yuzasi havo bilan aloqa qilishdan himoyalangan. Shu maqsadda usta boraksni olishi yoki oddiygina metall yuzasini kul qatlami bilan qoplashi mumkin, u har doim tepada suzadi (kichikligi tufayli). solishtirma og'irlik) va metallni quyishda zarar ko'rmaydi. Metall qotib qolganda, ehtimol yosh hunarmandlarga tanish bo'lgan yana bir hodisa paydo bo'ladi. Metall qattiqlashganda, u hajmi kamayadi va bu pasayish metallning ichki, hali qotib qolmagan zarralari tufayli sodir bo'ladi. Quyma yuzasida yoki uning ichida qisqarish bo'shlig'i deb ataladigan ko'proq yoki kamroq ahamiyatga ega huni shaklidagi depressiya hosil bo'ladi. Qolib, odatda, mahsulotning o'zini iloji boricha himoya qilishga harakat qilib, keyinchalik olib tashlanadigan quyma joylarida qisqarish bo'shliqlari hosil bo'ladigan tarzda amalga oshiriladi. Siqilish bo'shliqlari quymani buzishi va ba'zan uni yaroqsiz holga keltirishi aniq. Eritgandan so'ng, metall biroz qizib ketadi, shuning uchun u ingichka va issiqroq bo'ladi va shuning uchun qolipning tafsilotlarini yaxshiroq to'ldiradi va sovuqroq mog'or bilan aloqa qilishdan erta muzlamaydi.
Qotishmalarning erish nuqtasi odatda qotishma tarkibiga kiradigan eng o'tga chidamli metallarning erish nuqtasidan past bo'lganligi sababli, ba'zan buning aksini qilish foydali bo'ladi: birinchi navbatda oson eriydigan metallni, keyin esa o'tga chidamli. Biroq, bu faqat ko'p oksidlanmaydigan metallar uchun yoki bu metallar haddan tashqari oksidlanishdan himoyalangan bo'lsa, joizdir. Buyumning o'zi uchun zarur bo'lganidan ko'ra ko'proq metall olishingiz kerak, shunda u nafaqat qolipni, balki qoraqarag'ali kanalni ham to'ldiradi. Avvalo kerakli miqdordagi metallni hisoblashingiz kerakligi aniq.
Suvning erish va qaynash nuqtalari
Tirik tabiat uchun suvning eng hayratlanarli va foydali xususiyati uning "normal" sharoitda suyuqlik bo'lish qobiliyatidir. Suvga juda o'xshash birikmalarning molekulalari (masalan, H2S yoki H2Se molekulalari) ancha og'irroq, lekin bir xil sharoitda ular gaz hosil qiladi. Shunday qilib, suv, ma'lumki, moddalarning qachon, qaerda va qanday xossalari yaqin bo'lishini bashorat qiladigan davriy jadval qonunlariga ziddek tuyuladi. Bizning holatda, jadvaldan kelib chiqadiki, bir xil vertikal ustunlarda joylashgan elementlarning vodorod birikmalarining xossalari (gidridlar deb ataladi) atomlar massasining ortishi bilan monoton ravishda o'zgarishi kerak. Kislorod ushbu jadvalning oltinchi guruhining elementidir. Xuddi shu guruhga oltingugurt S (atom og'irligi 32), selen Se (atom og'irligi 79), tellur Te (atom og'irligi 128) va polloniy Po (atom og'irligi 209) kiradi. Binobarin, og'ir elementlardan engilroqlarga o'tishda ushbu elementlarning gidridlarining xususiyatlari monoton ravishda o'zgarishi kerak, ya'ni. H2Po → H2Te → H2Se → H2S → H2O ketma-ketlikda. Bu sodir bo'ladi, lekin faqat birinchi to'rtta gidrid bilan. Masalan, elementlarning atom massasi ortishi bilan qaynash va erish nuqtalari ortadi. Rasmda xochlar bu gidridlarning qaynash nuqtalarini, doiralar esa erish nuqtalarini bildiradi.
Ko'rinib turibdiki, atom og'irligi kamayishi bilan haroratlar butunlay chiziqli ravishda kamayadi. Gidridlarning suyuq fazasi mavjud bo'lgan hudud tobora "sovuq" bo'lib bormoqda va agar H2O kislorod gidridi oltinchi guruhdagi qo'shnilariga o'xshash oddiy birikma bo'lsa, suyuq suv -80 ° C dan oraliqda bo'ladi. -95 ° C. Ko'proq yuqori haroratlar H2O har doim gaz bo'ladi. Yaxshiyamki, biz va Yerdagi barcha hayot uchun suv anomaldir, u davriy naqshlarni tan olmaydi, lekin o'z qonunlariga amal qiladi.
Bu juda oddiy tushuntirilgan - suv molekulalarining aksariyati vodorod aloqalari bilan bog'langan. Aynan shu bog'lanishlar suvni H2S, H2Se va H2Te suyuq gidridlaridan ajratib turadi. Agar ular u erda bo'lmasa, suv allaqachon minus 95 ° C da qaynab ketardi. Vodorod aloqalarining energiyasi ancha yuqori va ular faqat ancha yuqori haroratda uzilishi mumkin. Hatto gazsimon holatda ham ko'p miqdordagi H2O molekulalari vodorod aloqalarini saqlab, dimerlarga (H2O) 2 birlashadi. Vodorod aloqalari faqat 600 ° C suv bug'ining haroratida butunlay yo'qoladi.
Eslatib o'tamiz, qaynab turgan suyuqlik ichida bug 'pufakchalari paydo bo'lganda qaynash tushuniladi. Oddiy bosim ostida toza suv 100 "S haroratda qaynaydi. Agar issiqlik erkin sirt orqali berilsa, sirt bug'lanish jarayoni tezlashadi, lekin qaynash uchun xarakterli hajmli bug'lanish sodir bo'lmaydi. Qaynatishga tashqi bosimni pasaytirish orqali ham erishish mumkin, chunki bu holda bug 'bosimi tashqi bosimga teng , tepada pastroq haroratda erishiladi. baland tog' bosim va shunga mos ravishda qaynash nuqtasi shunchalik pasayadiki, suv ovqat pishirish uchun yaroqsiz bo'lib qoladi - kerakli suv haroratiga erishilmaydi. Qachon yetarli yuqori qon bosimi Suvni qo'rg'oshin (327 ° C) eritish uchun etarli darajada isitish mumkin va hali ham qaynatilmaydi.
Juda yuqori erish qaynash haroratiga qo'shimcha ravishda (va oxirgi jarayon bunday oddiy suyuqlik uchun juda katta bo'lgan termoyadroviy issiqlikni talab qiladi), suvning mavjudligi diapazoni anomaldir - bu haroratlar bir-biridan yuz daraja farq qiladi. suv kabi past molekulyar suyuqlik uchun juda katta diapazon. Gipotermiya va suvning haddan tashqari qizishi uchun ruxsat etilgan qiymatlar chegaralari juda katta - ehtiyotkorlik bilan isitish yoki sovutish bilan suv -40 ° C dan +200 ° C gacha suyuqlik bo'lib qoladi. Bu suvning suyuq holatda qolishi mumkin bo'lgan harorat oralig'ini 240 ° C gacha kengaytiradi.
Muz qizdirilganda birinchi navbatda uning harorati ko'tariladi, lekin suv va muz aralashmasi hosil bo'lgan paytdan boshlab, barcha muzlar eriguncha harorat o'zgarmaydi. Bu erish muzga beriladigan issiqlik birinchi navbatda faqat kristallarni yo'q qilishga sarflanishi bilan izohlanadi. Muzning erish harorati barcha kristallar vayron bo'lgunga qadar o'zgarishsiz qoladi (qarang. Yashirin sintez issiqligi).
Eriydi
Eritmalar - bu muhim erish nuqtasidan uzoqda va erish nuqtasiga yaqinroq joylashgan ma'lum chegaralardagi haroratlarda moddalarning suyuq erigan holati. Eritmalarning tabiati erigan moddadagi elementlarning kimyoviy bog'lanish turi bilan belgilanadi.
Eritmalar topiladi keng qo'llanilishi metallurgiya, shishasozlik va texnologiyaning boshqa sohalarida. Odatda, eritmalar murakkab tarkibga ega va turli xil o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlarni o'z ichiga oladi (faza diagrammasiga qarang).
Eritmalar bor
1.Metal (Metallar (nomi lotincha metallum — maʼdan, shaxtadan olingan) — oʻziga xos xususiyatlarga ega elementlar guruhi. metall xossalari yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, qarshilikning ijobiy harorat koeffitsienti, yuqori egiluvchanlik va metall yorqinligi kabi);
2. Ion (Ion (qadimgi yunoncha ἰόn — ketadi)) — atom yoki molekula tomonidan bir yoki bir nechta elektronni yoʻqotishi yoki ortishi natijasida hosil boʻlgan monoatomik yoki koʻp atomli elektr zaryadli zarracha. Ionlanish (ionlarning hosil boʻlish jarayoni) mumkin. yuqori haroratlarda, ta'sir ostida sodir bo'ladi elektr maydoni);
3. Atomlar oʻrtasida kovalent bogʻlanishga ega boʻlgan yarimoʻtkazgichlar (Yarim oʻtkazgichlar oʻzining oʻziga xos oʻtkazuvchanligi boʻyicha oʻtkazgichlar va dielektriklar oʻrtasida oraliq joyni egallagan va oʻtkazgichlardan oʻziga xos oʻtkazuvchanlikning aralashmalar kontsentratsiyasiga, haroratga va har xil turlari radiatsiya. Ushbu materiallarning asosiy xususiyati harorat oshishi bilan elektr o'tkazuvchanligini oshirishdir);
4.Van der Vaals bog'lari bilan organik eritmalar;
5. Yuqori polimer (Polimerlar (yun. pō- - ko'p; mĭros - qism) - qayta-qayta takrorlash natijasida olingan noorganik va organik, amorf va kristall moddalar. turli guruhlar Kimyoviy yoki koordinatsion aloqalar orqali uzun makromolekulalar bilan bog'langan "monomer birliklar" deb ataladigan atomlar)
Turi bo'yicha eriydi kimyoviy birikmalar lar bor:
1. Tuz;
2.Oksid;
3. Oksid-silikat (shlak) va boshqalar.
Maxsus xususiyatlarga ega eriydi:
1.Eutektik
Eritish haqida qiziqarli faktlar
Muz donalari va yulduzlar.
Bir parcha olib keling toza muz issiq xonaga kiring va uning erishini tomosha qiling. Monolit va bir hil bo'lib ko'ringan muz ko'plab mayda donalarga - alohida kristallarga bo'linishi tezda aniq bo'ladi. Ular muz hajmida xaotik tarzda joylashgan. Muz sirtdan erishi bilan bir xil qiziqarli rasmni ko'rish mumkin.
Chiroqqa silliq muz bo'lagini keltiring va eriy boshlaguncha kuting. Erish ichki donalarga yetib borar ekan, juda nozik naqshlar paydo bo'la boshlaydi. Kuchli kattalashtiruvchi oyna yordamida ular olti burchakli qor parchalari shakliga ega ekanligini ko'rishingiz mumkin. Aslida, bu suv bilan to'ldirilgan erigan depressiyalardir. Ularning nurlarining shakli va yo'nalishi muz monokristallarining yo'nalishiga mos keladi. Ushbu naqshlar 1855 yilda ularni kashf etgan va tavsiflagan ingliz fizigi sharafiga "Tyndale yulduzlari" deb ataladi. Qor parchalariga o'xshash "Tyndall yulduzlari" aslida suv bilan to'ldirilgan taxminan 1,5 mm hajmdagi erigan muz yuzasidagi chuqurliklardir. Ularning markazida erigan muz va erigan suv hajmining farqi tufayli paydo bo'lgan havo pufakchalari ko'rinadi.
BILADINGMI?
Yog'och qotishmasi deb ataladigan metall mavjud bo'lib, uni hatto iliq suvda ham (+68 daraja Selsiy) osongina eritib yuborish mumkin. Shunday qilib, shakarni stakanga aralashtirganda, bu qotishmadan tayyorlangan metall qoshiq shakardan tezroq eriydi!
Eng o'tga chidamli modda, tantal karbid TaC0-88, 3990 ° S haroratda eriydi.
1987 yilda nemis tadqiqotchilari suvni suyuq holatda ushlab, -700C haroratgacha sovutishga muvaffaq bo'lishdi.
Ba'zan, yo'laklardagi qor tezroq erishi uchun ularga tuz sepiladi. Muzning erishi muzlash nuqtasi havo haroratidan past bo'lgan suvdagi tuz eritmasi hosil bo'lganligi sababli sodir bo'ladi. Yechim oddiygina trotuardan oqib chiqadi.
Qizig'i shundaki, sizning oyoqlaringiz nam trotuarda sovuqroq bo'ladi, chunki tuz va suv eritmasining harorati toza qor haroratidan pastroqdir.
Agar siz choynakdan choyni ikkita krujkaga quysangiz: shakar bilan va shakarsiz, shakar qo'shilgan krujkadagi choy sovuqroq bo'ladi, chunki energiya shakarni eritish uchun ham iste'mol qilinadi (uning kristall panjarasini yo'q qilish uchun).
Qattiq sovuqlarda muzning silliqligini tiklash uchun konkida suv quyiladi. issiq suv.. Issiq suv yupqa eriydi yuqori qatlam muz, unchalik tez muzlamaydi, tarqalish uchun vaqt topadi va muz yuzasi juda silliq bo'lib chiqadi.
Xulosa (xulosalar)
Erish - bu moddaning qattiq holatdan suyuq holatga o'tishi.
Qizdirilganda moddaning harorati ko'tariladi va zarrachalarning issiqlik harakati tezligi oshadi, shu bilan birga tananing ichki energiyasi ortadi.
Qattiq jismning harorati erish nuqtasiga yetganda, qattiq jismning kristall panjarasi parchalana boshlaydi. Shunday qilib, qattiq jismga o'tkaziladigan isitgich energiyasining asosiy qismi moddaning zarralari orasidagi bog'lanishlarni kamaytirishga, ya'ni kristall panjarani yo'q qilishga ketadi. Shu bilan birga, zarralar orasidagi o'zaro ta'sir energiyasi ortadi.
Eritilgan modda katta zahiraga ega ichki energiya qattiq holatdan ko'ra. Eriydigan issiqlikning qolgan qismi tananing erishi paytida uning hajmini o'zgartirish bo'yicha ishlarni bajarishga sarflanadi.
Erish paytida ko'pchilik kristall jismlarning hajmi oshadi (3-6% ga), qattiqlashganda esa kamayadi. Ammo shunday moddalar borki, ular eritilganda hajmi kamayadi, qattiqlashganda esa ko'payadi. Bularga, masalan, suv va quyma temir, kremniy va boshqalar kiradi. . Shuning uchun muz suv yuzasida, qattiq cho'yan esa o'z erishida suzadi.
Qattiq moddalar, amorf deb ataladigan (qahrabo, qatron, shisha) ma'lum bir erish nuqtasiga ega emas.
Bir moddani eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori o'ziga xos sintez issiqligi va moddaning massasi mahsulotiga teng.
Eritishning o'ziga xos issiqligi 1 kg moddaning erish tezligida olingan qattiq moddadan suyuqlikka to'liq aylanishi uchun qancha issiqlik kerakligini ko'rsatadi.
O'ziga xos termoyadroviy issiqlikning SI birligi 1J/kg.
Erish jarayonida kristallning harorati doimiy bo'lib qoladi. Bu harorat erish nuqtasi deb ataladi. Har bir moddaning o'ziga xos erish nuqtasi mavjud.
Berilgan moddaning erish nuqtasi atmosfera bosimiga bog'liq.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati
1) "Vikpediya" elektron bepul ensiklopediyasidan olingan ma'lumotlar
http://ru.wikipedia.org/wiki/Main_page
2) "Qiziquvchanlar uchun ajoyib fizika" veb-sayti http://class-fizika.narod.ru/8_11.htm
3) Veb-sayt " Jismoniy xususiyatlar suv"
http://all-about-water.ru/boiling-temperature.php
4) "Metallar va tuzilmalar" veb-sayti
http://metaloconstruction.ru/osnovy-plavleniya-metallov/
