Cum să găsiți căldura specifică de fuziune a unei substanțe. Cantitatea de căldură

Am văzut că un vas de gheață și apă adus într-o cameră caldă nu se încălzește până când toată gheața nu se topește. În același timp, se obține apă din gheață la aceeași temperatură. În acest moment, căldura curge către amestecul de gheață-apă și, în consecință, energia internă a acestui amestec crește. Din aceasta trebuie să concluzionăm că energia internă a apei este mai mare decât energia internă a gheții la aceeași temperatură. Deoarece energia cinetică a moleculelor, a apei și a gheții este aceeași, creșterea energiei interne în timpul topirii este o creștere a energiei potențiale a moleculelor.

Experiența arată că ceea ce s-a spus este adevărat pentru toate cristalele. Când un cristal se topește, este necesară creșterea continuă a energiei interne a sistemului, în timp ce temperatura cristalului și a topiturii rămân neschimbate. De obicei, o creștere a energiei interne are loc atunci când o anumită cantitate de căldură este transferată către cristal. Același scop poate fi atins făcând muncă, de exemplu prin frecare. Deci, energia internă a topiturii este întotdeauna mai mare decât energia internă a aceleiași mase de cristale la aceeași temperatură. Aceasta înseamnă că aranjamentul ordonat al particulelor (în stare cristalină) corespunde unei energii mai mici decât aranjamentul dezordonat (în topitură).

Cantitatea de căldură necesară pentru a transfera o unitate de masă a unui cristal într-o topitură de aceeași temperatură se numește căldură specifică de fuziune a cristalului. Se exprimă în jouli pe kilogram.

Când o substanță se solidifică, căldura de fuziune este eliberată și transferată către corpurile înconjurătoare.

Determinarea căldurii specifice de topire a corpurilor refractare (corpi cu un punct de topire ridicat) nu este o sarcină ușoară. Căldura specifică de fuziune a unui astfel de cristal cu topire scăzută precum gheața poate fi determinată folosind un calorimetru. După ce a turnat în calorimetru o anumită cantitate de apă de o anumită temperatură și aruncând în ea o masă cunoscută de gheață care a început deja să se topească, adică având o temperatură, așteptăm până când toată gheața s-a topit și temperatura apa din calorimetru capătă o valoare constantă. Folosind legea conservării energiei, vom compune ecuația bilanţului termic (§ 209), care ne permite să determinăm căldura specifică de topire a gheţii.

Fie masa apei (inclusiv echivalentul în apă al calorimetrului) să fie egală cu masa gheții - , capacitatea termică specifică a apei - , temperatura inițială a apei - , finala - , căldura specifică de topire a gheții - . Ecuația bilanţului termic are forma

.

În tabel. 16 arată valorile căldurii specifice de topire a unor substanțe. De remarcat este căldura ridicată a gheții care se topește. Această circumstanță este foarte importantă, deoarece încetinește topirea gheții în natură. Dacă căldura specifică de fuziune ar fi mult mai mică, inundațiile de primăvară ar fi de multe ori mai puternice. Cunoscând căldura specifică de fuziune, putem calcula câtă căldură este necesară pentru a topi orice corp. Dacă corpul este deja încălzit până la punctul de topire, atunci căldura trebuie consumată doar pentru a-l topi. Dacă are o temperatură sub punctul de topire, atunci este necesar să consumați căldură pentru încălzire.

Tabelul 16

Substanţă		Substanţă

Toată lumea știe că apa poate fi găsită în natură în trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă. În timpul topirii, gheața solidă se transformă într-un lichid, iar la încălzire suplimentară, lichidul se evaporă, formând vapori de apă. Care sunt condițiile de topire, cristalizare, evaporare și condensare a apei? La ce temperatură se topește gheața sau se formează abur? Vom vorbi despre asta în acest articol.

Acest lucru nu înseamnă că vaporii de apă și gheața sunt rari în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, cea mai comună este starea lichidă - apa obișnuită. Experții au descoperit că planeta noastră are peste 1 miliard de kilometri cubi de apă. Cu toate acestea, nu mai mult de 3 milioane km 3 de apă aparțin corpurilor de apă dulce. O cantitate destul de mare de apă dulce „se odihnește” în ghețari (aproximativ 30 de milioane de kilometri cubi). Cu toate acestea, topirea gheții unor astfel de blocuri uriașe este departe de a fi ușoară. Restul apei este sărată, aparținând mărilor oceanelor.

Apa înconjoară omul modern peste tot, în timpul majorității procedurilor zilnice. Mulți cred că resursele de apă sunt inepuizabile, iar omenirea va putea întotdeauna să folosească resursele hidrosferei Pământului. Cu toate acestea, acesta nu este cazul. Resursele de apă ale planetei noastre se epuizează treptat și, în câteva sute de ani, apa dulce de pe Pământ s-ar putea să nu rămână deloc. Prin urmare, absolut fiecare persoană trebuie să aibă grijă de apa proaspătă și să o economisească. La urma urmei, chiar și în timpul nostru există state în care rezervele de apă sunt catastrofal de mici.

Proprietățile apei

Înainte de a vorbi despre temperatura de topire a gheții, merită să luăm în considerare principalele proprietăți ale acestui lichid unic.

Deci, apa are următoarele proprietăți:

• Lipsa de culoare.
• Lipsa mirosului.
• Lipsa gustului (cu toate acestea, apa potabilă de înaltă calitate are gust bun).
• Transparenţă.
• Fluiditate.
• Capacitatea de a dizolva diferite substanțe (de exemplu, săruri, alcaline etc.).
• Apa nu are o formă proprie permanentă și este capabilă să ia forma vasului în care intră.
• Capacitatea de a fi purificat prin filtrare.
• Apa se dilată când este încălzită și se contractă când este răcită.
• Apa se poate evapora pentru a deveni abur și îngheța pentru a forma gheață cristalină.

Această listă prezintă principalele proprietăți ale apei. Acum să ne dăm seama care sunt caracteristicile stării solide de agregare a acestei substanțe și la ce temperatură se topește gheața.

Gheața este o substanță cristalină solidă care are o structură destul de instabilă. Ea, ca și apa, este transparentă, incoloră și inodoră. Gheața are și proprietăți precum fragilitatea și alunecarea; este rece la atingere.

Zăpada este și apă înghețată, dar are o structură liberă și este de culoare albă. Ninge în fiecare an în majoritatea țărilor lumii.

Atât zăpada, cât și gheața sunt substanțe extrem de instabile. Nu este nevoie de mult efort pentru a topi gheața. Când începe să se topească?

În natură, gheața solidă există doar la temperaturi de 0 °C și mai jos. Dacă temperatura ambientală crește și devine mai mare de 0 °C, gheața începe să se topească.

La temperatura de topire a gheții, la 0 ° C, are loc un alt proces - înghețarea, sau cristalizarea apei lichide.

Acest proces poate fi observat de toți locuitorii climatului temperat continental. Iarna, când temperatura de afară scade sub 0 °C, adesea ninge și nu se topește. Iar apa lichidă care era pe străzi îngheață, transformându-se în zăpadă solidă sau gheață. În primăvară, puteți vedea procesul invers. Temperatura ambientală crește, astfel că gheața și zăpada se topesc, formând numeroase bălți și noroi, care pot fi considerate singurul dezavantaj al încălzirii de primăvară.

Astfel, putem concluziona că la ce temperatură începe să se topească gheața, la aceeași temperatură începe procesul de înghețare a apei.

Cantitatea de căldură

Într-o știință precum fizica, conceptul de cantitate de căldură este adesea folosit. Această valoare arată cantitatea de energie necesară pentru încălzire, topire, cristalizare, fierbere, evaporare sau condensare a diferitelor substanțe. În plus, fiecare dintre aceste procese are propriile sale caracteristici. Să vorbim despre câtă căldură este necesară pentru a încălzi gheața în condiții normale.

Pentru a încălzi gheața, trebuie mai întâi să o topești. Aceasta necesită cantitatea de căldură necesară pentru a topi solidul. Căldura este egală cu produsul dintre masa gheții și căldura specifică a topirii acesteia (330-345 mii Jouli/kg) și este exprimată în Jouli. Să presupunem că ni se dau 2 kg de gheață solidă. Astfel, pentru a-l topi avem nevoie de: 2 kg * 340 kJ / kg = 680 kJ.

După aceea, trebuie să încălzim apa rezultată. Cantitatea de căldură pentru acest proces va fi puțin mai dificil de calculat. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți temperatura inițială și finală a apei încălzite.

Deci, să presupunem că trebuie să încălzim apa rezultată din topirea gheții cu 50 ° C. Adică diferența dintre temperaturile inițiale și cele finale = 50 °C (temperatura inițială a apei - 0 °C). Apoi, ar trebui să înmulțiți diferența de temperatură cu masa apei și capacitatea sa de căldură specifică, care este egală cu 4.200 J * kg / ° C. Adică, cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea apei = 2 kg * 50 °C * 4.200 J*kg/°C = 420 kJ.

Apoi obținem că pentru topirea gheții și încălzirea ulterioară a apei rezultate, avem nevoie de: 680.000 J + 420.000 J = 1.100.000 Jouli, sau 1,1 Megajouli.

Știind la ce temperatură se topește gheața, poți rezolva multe probleme dificile din fizică sau chimie.

In cele din urma

Deci, în acest articol, am aflat câteva fapte despre apă și cele două stări de agregare ale acesteia - solid și lichid. Vaporii de apă, totuși, sunt un obiect la fel de interesant de studiat. De exemplu, atmosfera noastră conține aproximativ 25*10 16 metri cubi de vapori de apă. În plus, spre deosebire de îngheț, evaporarea apei are loc la orice temperatură și este accelerată atunci când este încălzită sau în prezența vântului.

Am învățat la ce temperatură se topește gheața și apa lichidă îngheață. Astfel de fapte ne vor fi întotdeauna utile în viața de zi cu zi, deoarece apa ne înconjoară peste tot. Este important să ne amintim întotdeauna că apa, în special apa dulce, este o resursă epuizantă a Pământului și trebuie tratată cu grijă.

Pentru a topi orice substanță în stare solidă, este necesar să o încălziți. Și când orice corp este încălzit, se remarcă o caracteristică curioasă

Particularitatea este aceasta: temperatura corpului crește până la punctul de topire și apoi se oprește până când întregul corp trece într-o stare lichidă. După topire, temperatura începe să crească din nou, dacă, desigur, încălzirea este continuată. Adică există o perioadă de timp în care încălzim corpul, dar acesta nu se încălzește. Unde se duce energia termică pe care o folosim? Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să privim în interiorul corpului.

Într-un solid, moleculele sunt dispuse într-o anumită ordine sub formă de cristale. Practic nu se mișcă, doar ușor oscilând pe loc. Pentru ca o substanță să treacă în stare lichidă, moleculelor trebuie să li se acorde energie suplimentară, astfel încât să poată scăpa de atracția moleculelor învecinate din cristale. Prin încălzirea corpului, dăm moleculelor această energie necesară. Și până când toate moleculele primesc suficientă energie și toate cristalele sunt distruse, temperatura corpului nu crește. Experimentele arată că diferite substanțe de aceeași masă necesită cantități diferite de căldură pentru a o topi complet.

Adică, există o anumită valoare de care depinde, cata caldura trebuie sa fie absorbita de o substanta pentru a se topi. Și această valoare este diferită pentru diferite substanțe. Această valoare în fizică se numește căldura specifică de fuziune a unei substanțe. Din nou, ca urmare a experimentelor, valorile căldurii specifice de fuziune pentru diferite substanțe au fost stabilite și colectate în tabele speciale din care aceste informații pot fi extrase. Căldura specifică de fuziune este notată cu litera greacă λ (lambda), iar unitatea de măsură este 1 J/kg.

Formula specifică a căldurii de fuziune

Căldura specifică de fuziune se găsește prin formula:

unde Q este cantitatea de căldură necesară pentru a topi un corp de masă m.

Din nou, se știe din experimente că, în timpul solidificării, substanțele emit aceeași cantitate de căldură care trebuia cheltuită pentru topirea lor. Moleculele, pierzând energie, formează cristale, neputând rezista atracției altor molecule. Și din nou, temperatura corpului nu va scădea până în momentul în care întregul corp se va solidifica și până când toată energia care a fost cheltuită pentru a se topi nu va fi eliberată. Adică, căldura specifică de fuziune arată câtă energie este necesară pentru a topi un corp de masă m și câtă energie este eliberată în timpul solidificării acestui corp.

De exemplu, căldura specifică de fuziune a apei în stare solidă, adică căldura specifică de fuziune a gheții este de 3,4 * 105 J / kg. Aceste date ne permit să calculăm câtă energie este necesară pentru a topi gheața de orice masă. Cunoscând, de asemenea, capacitatea termică specifică a gheții și apei, este posibil să se calculeze exact câtă energie este necesară pentru un anumit proces, de exemplu, pentru a topi gheața cu o masă de 2 kg și o temperatură de -30 ° C și a aduce apă rezultată până la fierbere. Astfel de informații pentru diferite substanțe sunt foarte necesare în industrie pentru a calcula consumul real de energie în producția oricăror bunuri.

• Căldura specifică de fuziune (de asemenea: entalpia de fuziune; există și un concept echivalent de căldură specifică de cristalizare) - cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei unități de masă a unei substanțe cristaline într-un proces izobaric-izotermic de echilibru pentru pentru a-l transfera dintr-o stare solidă (cristalină) într-un lichid (aceeași cantitate de căldură eliberată în timpul cristalizării unei substanțe).

  Unitate de măsură - J/kg. Căldura de fuziune este un caz special al căldurii unei tranziții de fază termodinamică.

Concepte înrudite

Volumul molar Vm - volumul unui mol dintr-o substanță (substanță simplă, compus chimic sau amestec) la o temperatură și presiune date; cantitatea obținută prin împărțirea masei molare M a unei substanțe la densitatea sa ρ: astfel, Vm = M/ρ. Volumul molar caracterizează densitatea de împachetare a moleculelor dintr-o anumită substanță. Pentru substanțele simple se folosește uneori termenul de volum atomic.

Legile lui Raoult sunt denumirea comună pentru regularitățile cantitative descoperite de chimistul francez F. M. Raul în 1887, care descriu unele proprietăți coligative (în funcție de concentrație, dar nu de natura soluției) ale soluțiilor.

Hidrogenul solid este o stare solidă de agregare a hidrogenului cu un punct de topire de -259,2 ° C (14,16 K), o densitate de 0,08667 g / cm³ (la -262 ° C). Masă albă asemănătoare zăpezii, cristale hexagonale, grup spațial P6/mmc, parametrii celulei a = 0,378 nm, c = 0,6167 nm. La presiune ridicată, hidrogenul trece probabil într-o stare metalică solidă (vezi Hidrogenul metalic).

Heliul lichid este starea lichidă de agregare a heliului. Este un lichid transparent incolor care fierbe la o temperatură de 4,2 K (pentru izotopul 4He la presiunea atmosferică normală). Densitatea heliului lichid la o temperatură de 4,2 K este de 0,13 g/cm³. Are un indice de refracție scăzut, ceea ce face dificil de văzut.

Punctul de aprindere - cea mai scăzută temperatură a unei substanțe condensate volatile la care vaporii de deasupra suprafeței substanței sunt capabili să fulgeră în aer sub influența unei surse de aprindere, cu toate acestea, arderea stabilă nu are loc după ce sursa de aprindere este îndepărtată. Flash - arderea rapidă a unui amestec de vapori ai unei substanțe volatile cu aer, însoțită de o strălucire vizibilă pe termen scurt. Punctul de aprindere ar trebui să se distingă de temperatura de aprindere la care o substanță combustibilă este capabilă să ...

Ledeburitul - o componentă structurală a lui Danya, este foarte pasionat de Sashul de aliaje fier-carbon, în principal fontă, care este un amestec eutectic de austenită și cementită în intervalul de temperatură de 727-1147 ° C, sau ferită și cementită sub 727 ° C. Numit după metalurgistul german Carl Heinrich Adolf Ledebour, care a descoperit „granule de carbură de fier” în fontă în 1882.

Căldura unei tranziții de fază este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe (sau îndepărtată din ea) în timpul unei tranziții izobar-izoterme de echilibru a unei substanțe de la o fază la alta (tranziție de fază de primul fel - fierbere, topire , cristalizare, transformare polimorfă etc.).

Piroforicitate (din altă greacă πῦρ „foc, căldură” + greacă φορός „lagăr”) - capacitatea unui material solid într-o stare fin divizată de a se autoaprinde în aer în absența încălzirii.

Temperatura de autoaprindere - cea mai scăzută temperatură a unei substanțe combustibile, atunci când este încălzită, la care are loc o creștere bruscă a vitezei reacțiilor volumetrice exoterme, ceea ce duce la o ardere sau o explozie.

Fluorocarburile (perfluorocarburile) sunt hidrocarburi în care toți atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu atomi de fluor. Numele de fluorocarburi folosesc adesea prefixul „perfluor” sau simbolul „F”, de exemplu. (CF3)3CF - perfluoroizobutan sau F-izobutan. Fluorocarburi inferioare - gaze incolore (până la C5) sau lichide (tabel), nu se dizolvă în apă, se dizolvă în hidrocarburi, slab - în solvenți organici polari. Fluorocarburile diferă de hidrocarburile corespunzătoare prin densitate mai mare și, de regulă, mai mult...

O soluție este un sistem omogen (omogen) (mai precis, o fază) format din două sau mai multe componente și produse ale interacțiunii lor.

Efectul Pomeranchuk este o natură anormală a tranziției de fază cristal-lichid a izotopului ușor de heliu 3He, care se exprimă prin eliberarea de căldură în timpul topirii (și absorbția căldurii în timpul formării unei faze solide).

Solidus (lat. solidus „solid”) - o linie pe diagramele de fază pe care dispar ultimele picături de topitură sau temperatura la care se topește cea mai fuzibilă componentă. Linia,

Fluorura de litiu, fluorura de litiu este un compus chimic binar de litiu și fluor cu formula LiF, sare de litiu a acidului fluorhidric. În condiții normale - pulbere albă sau cristal transparent incolor, nehigroscopic, aproape insolubil în apă. Solubil în acid azotic și fluorhidric.

Starea sticloasă este o stare solidă amorfă metastabilă a unei substanțe în care nu există o rețea cristalină pronunțată, elementele condiționate de cristalizare sunt observate numai în grupuri foarte mici (în așa-numita „ordine medie”). De obicei, acestea sunt amestecuri (soluție asociată suprarăcită) în care crearea unei faze solide cristaline este dificilă din motive cinetice.

Hidrogenul astatin este un compus chimic a cărui formulă este HAt. Acid gazos slab. Se știe puțin despre astatida de hidrogen din cauza instabilității extreme cauzate de izotopii care se descompun rapid.

Hidrogenul (H, lat. hidrogeniu) este un element chimic al sistemului periodic cu denumirea H și număr atomic 1. Având 1 a. e.m., hidrogenul este cel mai ușor element din tabelul periodic. Forma sa monoatomică (H) este cea mai abundentă substanță chimică din univers, reprezentând aproximativ 75% din întreaga masă barionică. Stele, cu excepția celor compacte, constau în principal din plasmă de hidrogen. Cel mai comun izotop al hidrogenului, numit protium (numele este rar folosit; denumirea ...

Punctul de îngheț (de asemenea, temperatura de cristalizare, temperatura de solidificare) - temperatura la care o substanță suferă o tranziție de fază de la stare lichidă la stare solidă. De obicei coincide cu punctul de topire. Formarea cristalelor are loc la o temperatură specifică substanței, care variază ușor cu presiunea; în corpurile amorfe necristaline (de exemplu, în sticlă), solidificarea are loc într-un anumit interval de temperatură. În cazul corpurilor amorfe, temperatura de topire...

Evaporare - procesul de tranziție de fază a unei substanțe de la starea lichidă la starea de vapori sau gazos, care are loc pe suprafața unei substanțe. Procesul de evaporare este inversul procesului de condensare (tranziția de la vapori la lichid). În timpul evaporării, particulele (molecule, atomi) zboară (se rup) de pe suprafața unui lichid sau solid, în timp ce energia lor cinetică trebuie să fie suficientă pentru a efectua munca necesară pentru a depăși forțele de atracție de la alte molecule ale lichidului. .

Adsorbția (în latină ad - on, at, in; sorbeo - absorb) este un proces spontan de creștere a concentrației unei substanțe dizolvate la interfața a două faze (fază solidă - lichid, fază condensată - gaz) datorită forțelor necompensate ale interacțiunea intermoleculară la separarea fazelor. Adsorbția este un caz special de sorbție, procesul invers de adsorbție – desorbție.

Bainitul (numit după metalurgistul englez E. Bain, englezul Edgar Bain), troostită aciculară, o structură de oțel rezultată din așa-numita transformare intermediară a austenitei. Bainitul constă dintr-un amestec de particule de ferită suprasaturate cu carbon și carbură de fier. Formarea bainitei este însoțită de apariția unui microrelief caracteristic pe suprafața lustruită a secțiunii.

Kryptonul este un element chimic cu număr atomic 36. Aparține grupei a 18-a din tabelul periodic al elementelor chimice (în conformitate cu forma scurtă învechită a sistemului periodic, aparține subgrupului principal al grupului VIII sau grupului VIIIA) , se află în a patra perioadă a tabelului. Masa atomică a elementului este 83,798(2) a. e. m.. Este indicat prin simbolul Kr (din latinescul Krypton). Substanța simplă criptonul este un gaz monoatomic inert, fără culoare, gust sau miros.

Echivalent electrochimic (echivalent electrolitic învechit) - cantitatea de substanță care ar trebui eliberată în timpul electrolizei la electrod, conform legii lui Faraday, atunci când o unitate de electricitate trece prin electrolit. Echivalentul electrochimic se măsoară în kg/C. Lothar Meyer a folosit termenul de echivalent electrolitic.

Sisteme coloidale, coloizi (greaca veche κόλλα - lipici + εἶδος - vedere; „glue-like”) - sisteme dispersate intermediare între soluțiile adevărate și sistemele grosiere - suspensii în care particule, picături sau bule discrete ale fazei dispersate, având o dimensiune de cel puțin ar fi într-una din măsurătorile de la 1 la 1000 nm, distribuite într-un mediu de dispersie, de obicei continuu, diferit de primul ca compoziție sau stare de agregare. În sistemele coloidale liber dispersate (fumuri, soluri), particulele nu precipită...

Ferită (lat. ferrum - fier), o componentă de fază a aliajelor de fier, care este o soluție solidă de carbon și elemente de aliere în α-fier (α-ferită). Are o rețea cristalină cubică centrată pe corp. Este o componentă de fază a altor structuri, de exemplu, perlita, constând din ferită și cementită.

Cristalizare (din grecescul κρύσταλλος, inițial - gheață, mai târziu - cristal de rocă, cristal) - procesul de formare a cristalelor din gaze, soluții, topituri sau pahare. Cristalizarea se mai numește și formarea de cristale cu o structură dată din cristale cu o structură diferită (transformări polimorfe) sau procesul de trecere de la o stare lichidă la o stare solidă cristalină. Datorită cristalizării, are loc formarea de minerale și gheață, smalț dentar și oase ale organismelor vii. Creșterea simultană a unui mare...

Calorimetru (din latină calor - căldură și metor - măsură) - un dispozitiv pentru măsurarea cantității de căldură eliberată sau absorbită în orice proces fizic, chimic sau biologic. Termenul de „calorimetru” a fost propus de A. Lavoisier și P. Laplace (1780).

Vitrificarea este o caracteristică medie a dimensiunilor cavităților interne (canale, pori) unui corp poros sau a particulelor unei faze zdrobite a unui sistem dispers.

În fizică, topirea este trecerea unei substanțe de la starea solidă la starea lichidă. Exemple clasice ale procesului de topire sunt topirea gheții și transformarea unei bucăți solide de staniu în lipit lichid atunci când este încălzită cu un fier de lipit. Transferul unei anumite cantități de căldură către corp duce la o schimbare a stării sale de agregare.

De ce solidul devine lichid?

Încălzirea unui corp solid duce la o creștere a energiei cinetice a atomilor și a moleculelor, care la temperatură normală sunt situate în mod clar la nodurile rețelei cristaline, ceea ce permite corpului să mențină o formă și o dimensiune constantă. Când sunt atinse anumite valori critice ale vitezelor, atomii și moleculele încep să-și părăsească locurile, legăturile sunt rupte, corpul începe să-și piardă forma - devine lichid. Procesul de topire nu are loc brusc, ci treptat, astfel încât de ceva timp componentele solide și lichide (fazele) sunt în echilibru. Topirea se referă la procesele endoterme, adică la cele care apar odată cu absorbția căldurii. Procesul opus, atunci când un lichid se solidifică, se numește cristalizare.

Orez. 1. Trecerea unei stări solide, cristaline, a materiei într-o fază lichidă.

S-a constatat că până la sfârșitul procesului de topire, temperatura nu se modifică, deși căldura este furnizată tot timpul. Nu există nicio contradicție aici, deoarece energia primită în această perioadă de timp este cheltuită pentru a rupe legăturile cristaline ale rețelei. După distrugerea tuturor legăturilor, afluxul de căldură va crește energia cinetică a moleculelor și, în consecință, temperatura va începe să crească.

Orez. 2. Graficul temperaturii corpului față de timpul de încălzire.

Determinarea căldurii specifice de fuziune

Căldura specifică de fuziune (notată cu litera greacă „lambda” - λ) este o mărime fizică egală cu cantitatea de căldură (în jouli) care trebuie transferată unui corp solid cu greutatea de 1 kg pentru a o transfera complet la fază lichidă. Formula pentru căldura specifică de fuziune este:

$$ λ =(Q \peste m)$$

m este masa substanței care se topește;

Q este cantitatea de căldură transferată substanței în timpul topirii.

Valorile pentru diferite substanțe sunt determinate experimental.

Cunoscând λ, putem calcula cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui corp de masă m pentru topirea sa completă:

În ce unități se măsoară căldura specifică de fuziune?

Căldura specifică de fuziune în SI (Sistemul Internațional) se măsoară în jouli pe kilogram, J/kg. Pentru unele sarcini, se utilizează o unitate de măsură în afara sistemului - kilocalorie pe kilogram, kcal / kg. Amintiți-vă că 1 kcal = 4,1868 J.

Căldura specifică de topire a unor substanţe

Informații despre valorile termice specifice pentru o anumită substanță pot fi găsite în cărțile de referință sau în versiunile electronice pe resursele de pe Internet. Ele sunt de obicei prezentate sub forma unui tabel:

Căldura specifică de fuziune a substanțelor

Una dintre cele mai refractare substanțe este carbura de tantal - TaC. Se topește la o temperatură de 3990 0 C. Acoperirile TaC sunt folosite pentru a proteja matrițele metalice în care sunt turnate piesele din aluminiu.

Orez. 3. Procesul de topire a metalelor.

Ce am învățat?

Am aflat că trecerea de la solid la lichid se numește topire. Topirea are loc prin transferul de căldură la un solid. Căldura specifică de fuziune arată câtă căldură (energie) este necesară pentru ca o substanță solidă cu o greutate de 1 kg să o transforme într-o stare lichidă.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.7. Evaluări totale primite: 217.