Procesi kristalizacije i topljenja opisuju iste fizičke veličine. Razlika je u tome što je prilikom topljenja tijelu potrebna energija da uništi rešetku, a tokom kristalizacije, naprotiv, tijelo oslobađa energiju u okolinu.
Koncept specifične toplote kristalizacije
Specifična toplina kristalizacije (taljenja) podrazumijeva se kao količina energije koja se oslobađa (potrošava) za 1 kg. supstance tokom prelaska iz tečnog u čvrsto (i obrnuto). Važno je napomenuti da se tokom procesa kristalizacije (taljenja) temperatura supstance ne menja i da je već dovedena do vrednosti na kojoj je sam proces moguć.
Specifična toplota kristalizacije (taljenja) se meri u J/kg, označava se slovom grčkog alfabeta λ. A-prioritet:
gdje je Q količina energije koju oslobađa (potrošena) m kilograma tvari.
Proračun energije za sekvencijalne termičke procese
Razmotrimo proces hlađenja m kilograma vode sa temperature, na primjer, +20°C do -10°C. Ovdje imamo posla sa tri termalna procesa:
- hlađenje vodom od temperature +20°S do 0°S, ∆T1 = - 20°;
- kristalizacija vode u led na temperaturi od 0°C;
- hlađenje ledom od temperature 0°S do -10°S, ∆T2 = - 10°;
Količina oslobođene energije Q jednaka je zbroju energija u svakom od ovih procesa:
Q = Q1 + Q2 + Q3;
Q1 = C1 * m * ∆T1;
Q3 = C2 * m * ∆T2;
gdje su C1 i C2 specifični toplinski kapacitet vode i leda, respektivno. Znak “-” na Q2 znači da je proces oslobađanja energije tokom kristalizacije u toku.
Količina topline koja se mora prijaviti tijelu u ravnoteži izobarično-izotermno. proces za prijenos sa TV-a. (kristalni) u tečnost (ista količina toplote se oslobađa tokom kristalizacije supstance). T.p. je poseban slučaj topline faznog prijelaza.
Ima otkucaja. T. p. (mjereno u J/kg, kcal/kg) i molarni (molarni) T. p. (J/mol). U tabeli date su vrijednosti otkucaja. T. p. Otopiti se na atm. pritisak 760 mm Hg. Art. (ili 101,325 Pa) i temperatura topljenja Tmel.
Fizički enciklopedijski rječnik. - M.: Sovjetska enciklopedija. . 1983 .
Količina topline koja se mora prenijeti tvari u izobarično-izotermnoj ravnoteži. proces da se potpuno pretvori iz čvrstog kristalnog. stanje u tečnost. Tp je jednak količini toplote koja se oslobađa tokom kristalizacije supstance iz tečne faze. T. L pl za određene tvari pri normalnom tlaku (1013,25 hPa) i temperaturi topljenja T pl.
Fizička enciklopedija. U 5 tomova. - M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov. 1988 .
Pogledajte šta je "TOPLINA OTAPANJA" u drugim rječnicima:
Količina topline koja se mora prenijeti kristalnoj čvrstoj tvari pri konstantnom pritisku da bi se ona u potpunosti prevela u tekuće stanje. Toplina fuzije jedinice mase supstance naziva se specifična toplota fuzije. * * *… … enciklopedijski rječnik
Količina topline koja se mora prenijeti čvrstoj kristalnoj supstanci pri konstantnom pritisku da bi se potpuno prevela u tekuće stanje. Toplota fuzije jedinice mase supstance naziva se specifična toplota fuzije... Veliki enciklopedijski rječnik
toplota fuzije- količina toplote koja je potrebna supstanci u ravnotežnom izobaričnom izotermnom procesu za prelazak iz čvrstog (kristalnog) stanja u tečno (ista količina toplote se oslobađa tokom kristalizacije supstance). toplina...... Enciklopedijski rečnik metalurgije
Količina topline koja se mora prenijeti tvari u ravnotežnom procesu da bi se ona prešla iz čvrstog (kristalnog) stanja u tekućinu (ista količina topline se oslobađa tijekom kristalizacije tvari). Toplina fuzije...... Metalurški rječnik
toplota fuzije- lydymosi šiluma statusas T sritis Standardizacija ir metrologija apibrėžtis Šilumos kiekis, reikalingas medžiagai išlydyti. atitikmenys: engl. toplina fuzije; topljenje toplote vok. Schmelzwärme, f rus. toplina fuzije, f pranc. chaleur de fusion, f… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
toplota fuzije- lydymosi šiluma statusas T sritis chemija apibrėžtis Šilumos kiekis, reikalingas medžiagai išlydyti. atitikmenys: engl. toplina fuzije; toplota topljenja rus. toplota fuzije... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
toplota fuzije- lydymosi šiluma statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. toplina fuzije; topljenje toplote vok. Schmelzwärme, f rus. toplina fuzije, f pranc. chaleur de fusion, f… Fizikos terminų žodynas
toplota fuzije- lydymosi šiluma statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šiluma, reikalinga kietai kristalinei medžiagai paversti skysčiu, esant pastoviai lydymosi temperatūrai. Būna savitoji ir molinė lydymosi šiluma. Jų matavimo vienetai – džaulis kilogramui… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Količina toplote koja se mora preneti supstanci u ravnotežnom izobaričnom izotermnom procesu da bi se prešla iz čvrstog (kristalnog) stanja u tečno (ista količina toplote se oslobađa tokom kristalizacije... ... Velika sovjetska enciklopedija
Količina toplote se mora prijaviti TV-u. kristalno in wu at post. pritisak da ga potpuno transformiše u tečno stanje. itd. jedinice mase u va se nazivaju. specifični T. p... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik
Knjige
- Mehanička svojstva tečnih metala. Ekstremna svojstva minimalnih metalnih monokristala, O. S. Nikolaev. Ova knjiga se sastoji od dva dijela. Prvi dio opisuje termičku metodu za procjenu mehaničkih svojstava tečnih metala. Primjenjivo je na tijela u bilo kojoj od tri države. Primljeno...
U fizici, topljenje je prijelaz tvari iz čvrstog u tekuće stanje. Klasični primjeri procesa topljenja su topljenje leda i transformacija čvrstog komada kalaja u tekući lem kada se zagrije lemilom. Prijenos određene količine topline na tijelo dovodi do promjene njegovog agregatnog stanja.
Zašto čvrsta materija postaje tečna?
Zagrijavanje čvrstog tijela dovodi do povećanja kinetičke energije atoma i molekula, koji se pri normalnim temperaturama nalaze jasno na čvorovima kristalne rešetke, što omogućuje tijelu da zadrži konstantan oblik i veličinu. Kada se dostignu određene kritične vrijednosti brzine, atomi i molekuli počinju napuštati svoja mjesta, veze se prekidaju, tijelo počinje gubiti oblik - postaje tečno. Proces topljenja se ne odvija naglo, već postepeno, tako da su čvrsta i tečna komponenta (faze) neko vrijeme u ravnoteži. Topljenje se odnosi na endotermne procese, odnosno one koji nastaju apsorpcijom toplote. Suprotan proces, kada se tečnost stvrdne, naziva se kristalizacija.
Rice. 1. Prelazak čvrstog, kristalnog stanja supstance u tečnu fazu.
Otkriveno je da se do kraja procesa topljenja temperatura ne mijenja, iako se toplota stalno dovodi. Ovdje nema kontradikcije, jer se energija koja dolazi tokom ovog vremenskog perioda troši na razbijanje kristalnih veza rešetke. Nakon razaranja svih veza, dotok topline će povećati kinetičku energiju molekula, a samim tim i temperatura će početi rasti.
Rice. 2. Grafikon tjelesne temperature u odnosu na vrijeme zagrijavanja.
Određivanje specifične topline fuzije
Specifična toplota fuzije (označena grčkim slovom "lambda" - λ) je fizička veličina jednaka količini toplote (u džulima) koja se mora prenijeti na čvrsto tijelo težine 1 kg da bi se potpuno pretvorilo u tečna faza. Formula za specifičnu toplinu fuzije izgleda ovako:
$$ λ =(Q \preko m)$$
m je masa tvari za topljenje;
Q je količina toplote koja se prenosi na supstancu tokom topljenja.
Vrijednosti za različite tvari određuju se eksperimentalno.
Znajući λ, možemo izračunati količinu topline koja se mora prenijeti tijelu mase m da bi se potpuno otopilo:
U kojim jedinicama se mjeri specifična toplina fuzije?
Specifična toplota fuzije u SI (Međunarodni sistem) meri se u džulima po kilogramu, J/kg. Za neke zadatke koristi se nesistemska mjerna jedinica - kilokalorija po kilogramu, kcal / kg. Podsjetimo da je 1 kcal = 4,1868 J.
Specifična toplota fuzije određenih supstanci
Informacije o specifičnim vrijednostima topline za određenu tvar mogu se pronaći u priručniku knjiga ili u elektroničkim verzijama na internetskim resursima. Obično su predstavljeni u obliku tabele:
Specifična toplota fuzije supstanci
Jedna od najvatrostalnijih supstanci je tantal karbid - TaC. Topi se na temperaturi od 3990 0 C. TaC premazi se koriste za zaštitu metalnih kalupa u kojima se lijevaju aluminijski dijelovi.
Rice. 3. Proces topljenja metala.
Šta smo naučili?
Saznali smo da se prelazak iz čvrstog u tečno stanje zove topljenje. Topljenje se dešava prenošenjem toplote na čvrstu materiju. Specifična toplota fuzije pokazuje koliko je toplote (energije) čvrstoj supstanci težine 1 kg potrebna da se prevede u tečno stanje.
Testirajte na temu
Evaluacija izvještaja
Prosječna ocjena: 4.7. Ukupno primljenih ocjena: 217.
Gustina, toplotna provodljivost i toplotni kapacitet leda u zavisnosti od temperature
U tabeli su prikazane vrijednosti gustine, toplotne provodljivosti i specifičnog toplotnog kapaciteta leda u zavisnosti od temperature u rasponu od 0 do -100°C.
Prema tabeli, može se vidjeti da kako temperatura pada, specifični toplinski kapacitet leda opada, dok se toplinska provodljivost i gustina leda, naprotiv, povećavaju. Na primjer, na temperaturi od 0°C, gustina leda je 916,2 kg/m 3, a na temperaturi od minus 100°C njegova gustina postaje jednaka 925,7 kg/m 3 .
Specifični toplotni kapacitet leda na 0°C je 2050 J/(kg deg). Kada se temperatura leda smanji sa -5 na -100°C, njegov specifični toplotni kapacitet se smanjuje za 1,45 puta. Toplotni kapacitet leda je dva puta manji.
Toplotna provodljivost leda kada se njegova temperatura smanji od 0 do minus 100°C povećava se sa 2,22 na 3,48 W/(m deg). Led je toplinski provodljiviji od vode - može provesti 4 puta više topline pod istim graničnim uvjetima.
Treba napomenuti da je gustina leda manja, međutim, sa padom temperature, gustina leda raste i kako se temperatura približava apsolutnoj nuli, gustina leda postaje bliska gustoći vode.
| Temperatura, °C | Gustina, kg/m 3 | Toplotna provodljivost, W/(m stepeni) | Toplotni kapacitet, J/(kg deg) |
|---|---|---|---|
| 0,01 (voda) | 999,8 | 0,56 | 4212 |
| 0 | 916,2 | 2,22 | 2050 |
| -5 | 917,5 | 2,25 | 2027 |
| -10 | 918,9 | 2,30 | 2000 |
| -15 | 919,4 | 2,34 | 1972 |
| -20 | 919,4 | 2,39 | 1943 |
| -25 | 919,6 | 2,45 | 1913 |
| -30 | 920,0 | 2,50 | 1882 |
| -35 | 920,4 | 2,57 | 1851 |
| -40 | 920,8 | 2,63 | 1818 |
| -50 | 921,6 | 2,76 | 1751 |
| -60 | 922,4 | 2,90 | 1681 |
| -70 | 923,3 | 3,05 | 1609 |
| -80 | 924,1 | 3,19 | 1536 |
| -90 | 924,9 | 3,34 | 1463 |
| -100 | 925,7 | 3,48 | 1389 |
Termofizička svojstva leda i snijega
Tabela pokazuje sljedeća svojstva leda i snijega:
- gustina leda, kg/m3;
- toplotna provodljivost leda i snijega, kcal/(m·sat·deg) i W/(m·deg);
- specifični maseni toplotni kapacitet leda, kcal/(kg deg) i J/kg deg);
- koeficijent toplotne difuzije, m 2 /sat i m 2 /sek.
Svojstva leda i snega prikazana su u zavisnosti od temperature u opsegu: za led od 0 do -120°C; za snijeg od 0 do -50°C u zavisnosti od zbijenosti (gustine). Toplotna difuzivnost leda i snijega u tabeli je data sa množiteljem od 10 6. Na primjer, toplotna difuzivnost leda na temperaturi od 0°C iznosi 1,08·10 -6 m 2 /s.
Pritisak zasićene pare leda
U tabeli su prikazane vrijednosti pritiska zasićene pare leda tokom sublimacije (prelazak leda u paru, zaobilazeći tečnu fazu) u zavisnosti od temperature u rasponu od 0,01 do -80°C. Iz tabele je to jasno Kako temperatura leda opada, pritisak njegove zasićene pare opada.
Izvori:
- Volkov. A.I., Zharsky. NJIH. Veliki hemijski priručnik. - M: Sovjetska škola, 2005. - 608 str.
Energija koju tijelo dobije ili izgubi tokom prijenosa topline naziva se količinu toplote. Količina toplote zavisi od mase tela, od razlike u telesnoj temperaturi i od vrste supstance.
[Q]=J ili kalorije
1 cal je količina topline potrebna za zagrijavanje 1 g vode za 1 o C.
Specifična toplota– fizička veličina jednaka količini toplote koja se mora prenijeti tijelu težine 1 kg da bi se njegova temperatura promijenila za 1 o C.
[C] = J/kg o C
Specifični toplotni kapacitet vode je 4200 J/kg o C. To znači da je za zagrevanje vode težine 1 kg za 1 o C potrebno utrošiti 4200 J toplote.
Specifični toplinski kapacitet tvari u različitim agregatnim stanjima je različit. Dakle, toplotni kapacitet leda je 2100 J/kg o C. Specifični toplotni kapacitet vode je najveći. S tim u vezi, voda u morima i okeanima, kada se zagrije ljeti, apsorbira veliku količinu topline. Zimi se voda hladi i daje veliku količinu toplote. Stoga, u područjima koja se nalaze u blizini vodenih tijela, ljeti nije jako vruće, a zimi vrlo hladno. Zbog svog velikog toplotnog kapaciteta, voda se široko koristi u tehnici i svakodnevnom životu. Na primjer, u sistemima grijanja kuća, pri hlađenju dijelova prilikom njihove obrade na mašinama, lijekovima (jastučići za grijanje) itd.
Kako temperatura čvrstih tijela i tekućina raste, kinetička energija njihovih čestica raste: one počinju da osciliraju većom brzinom. Na određenoj temperaturi, sasvim specifičnoj za datu supstancu, sile privlačenja između čestica više nisu u stanju da ih drže u čvorovima kristalne rešetke (dalekodometni poredak prelazi u kratkodometni), i kristal se počinje topiti. , tj. tvar počinje prelaziti u tekuće stanje.
Topljenje – proces prelaska supstance iz čvrstog u tečno stanje.
Stvrdnjavanje (kristalizacija)– proces prelaska supstance iz tečnog u čvrsto stanje.
Tokom procesa topljenja, temperatura kristala ostaje konstantna. Ova temperatura se zove tačka topljenja. Svaka supstanca ima svoju tačku topljenja. Pronađite ga iz tabele.
Konstantnost temperature tokom topljenja je od velike praktične važnosti, jer vam omogućava kalibraciju termometara i izradu osigurača i indikatora koji se tope na strogo određenoj temperaturi. Poznavanje tačke topljenja različitih supstanci važno je i sa čisto svakodnevnog gledišta: inače, ko može garantovati da se ovaj lonac ili tiganj neće otopiti na vatri plinskog plamenika?
Tačka topljenja i njena jednaka temperatura očvršćavanja su karakteristične karakteristike tvari. Živa se topi i stvrdnjava na temperaturi od -39 o C, pa se živini termometri ne koriste na krajnjem sjeveru. Umjesto živinih termometara na ovim geografskim širinama koriste se alkoholni termometri (-114 o C). Najvatrostalniji metal je volfram (3420 o C).
Količina topline potrebna za taljenje tvari određena je formulom:
Gdje je m masa tvari, a specifična toplina fuzije.
J/kg
Specifična toplota fuzije – količina topline potrebna da se topi 1 kg tvari uzete na njenoj tački. Svaka supstanca ima svoje. Nalazi se pomoću tabele.
Tačka topljenja neke supstance zavisi od pritiska. Za supstance čija se zapremina povećava tokom topljenja, povećanje pritiska povećava tačku topljenja i obrnuto. Kada se voda topi, njen volumen se smanjuje, a kako pritisak raste, led se topi na nižoj temperaturi.
Ulaznica broj 14