Η αύξηση του όγκου του νερού όταν παγώνει έχει μεγάλη σημασία στη φύση. Λόγω της χαμηλότερης πυκνότητας του πάγου σε σύγκριση με την πυκνότητα του νερού (στους 0 ° C, η πυκνότητα του πάγου είναι 900 kg / m 3 και το νερό 1000 kg / m 3), ο πάγος επιπλέει στο νερό. Διαθέτοντας κακή θερμική αγωγιμότητα, το στρώμα πάγου προστατεύει το νερό κάτω από αυτό από την ψύξη και το πάγωμα. Επομένως, τα ψάρια και άλλα ζωντανά πλάσματα στο νερό δεν πεθαίνουν κατά τη διάρκεια παγετών. Εάν ο πάγος βυθιζόταν, τότε οι δεξαμενές που δεν είναι πολύ βαθιές θα παγώσουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Όταν το παγωμένο νερό διαστέλλεται σε ένα κλειστό δοχείο, δημιουργούνται τεράστιες δυνάμεις που μπορούν να σπάσουν μια σφαίρα από χυτοσίδηρο με παχύ τοίχωμα. Ένα τέτοιο πείραμα είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί με ένα μπουκάλι γεμάτο νερό μέχρι το λαιμό και εκτεθειμένο στον παγετό. Ένα βύσμα πάγου σχηματίζεται στην επιφάνεια του νερού, φράζοντας το μπουκάλι και όταν το παγωμένο νερό διαστέλλεται, το μπουκάλι θα σπάσει.

Το πάγωμα του νερού στις ρωγμές των βράχων οδηγεί στην καταστροφή τους.

Η ικανότητα του νερού να διαστέλλεται κατά τη σκλήρυνση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την τοποθέτηση σωλήνων ύδρευσης και αποχέτευσης, καθώς και κατά τη θέρμανση του νερού. Για να αποφευχθεί η ρήξη όταν το νερό παγώνει, οι υπόγειοι σωλήνες πρέπει να τοποθετούνται σε τέτοιο βάθος ώστε η θερμοκρασία να μην πέφτει κάτω από τους 0 ° C. Τα εξωτερικά μέρη των σωλήνων πρέπει να καλύπτονται με θερμομονωτικά υλικά για το χειμώνα.

Σημείο τήξης έναντι πίεσης

Εάν η τήξη μιας ουσίας συνοδεύεται από αύξηση του όγκου της, τότε με αύξηση της εξωτερικής πίεσης, το σημείο τήξης της ουσίας αυξάνεται.Αυτό μπορεί να εξηγηθεί ως εξής. Η συμπίεση μιας ουσίας (με αύξηση της εξωτερικής πίεσης) αποτρέπει την αύξηση της απόστασης μεταξύ των μορίων και, κατά συνέπεια, την αύξηση της δυναμικής ενέργειας αλληλεπίδρασης των μορίων, η οποία απαιτείται για τη μετάβαση σε υγρή κατάσταση. Επομένως, είναι απαραίτητο να θερμανθεί το σώμα σε υψηλότερη θερμοκρασία έως ότου η δυναμική ενέργεια των μορίων φτάσει την απαιτούμενη τιμή.

Εάν η τήξη μιας ουσίας συνοδεύεται από μείωση του όγκου της, τότε με αύξηση της εξωτερικής πίεσης, το σημείο τήξης της ουσίας μειώνεται.

Έτσι, για παράδειγμα, ο πάγος σε πίεση 6 10 7 Pa λιώνει σε θερμοκρασία -5 ° C και σε πίεση 2,2 10 8 Pa, το σημείο τήξης του πάγου είναι -22 ° C.

Η μείωση του σημείου τήξης του πάγου με την αύξηση της πίεσης φαίνεται καλά από την εμπειρία (Εικ. 8.34). Το νάιλον νήμα περνά μέσα από τον πάγο χωρίς να τον σπάσει. Το γεγονός είναι ότι λόγω της σημαντικής πίεσης του νήματος στον πάγο, λιώνει κάτω από αυτόν. Το νερό, που ρέει έξω από κάτω από το νήμα, παγώνει αμέσως ξανά.

τριπλό σημείο

Ένα υγρό μπορεί να βρίσκεται σε ισορροπία με τον ατμό του (κορεσμένος ατμός). Το σχήμα 6.5 (βλ. § 6.3) δείχνει την τάση κορεσμού των ατμών ως συνάρτηση της θερμοκρασίας (καμπύλη ΑΒ),αποκτήθηκαν πειραματικά. Αφού ένα υγρό βράζει σε πίεση ίση με την πίεσή του κορεσμένους ατμούς, τότε η ίδια καμπύλη δίνει την εξάρτηση του σημείου βρασμού από την πίεση. Περιοχή κάτω από την καμπύλη AB,αντιστοιχεί στην κατάσταση αερίου και πάνω - στην υγρή κατάσταση.

Τα κρυσταλλικά σώματα λιώνουν σε μια ορισμένη θερμοκρασία, στην οποία η στερεά φάση βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό. Το σημείο τήξης εξαρτάται από την πίεση. Αυτή η εξάρτηση φαίνεται στο ίδιο σχήμα, το οποίο δείχνει την εξάρτηση του σημείου βρασμού από την πίεση.

Στο Σχήμα 8.35, η καμπύλη TCχαρακτηρίζει την εξάρτηση του σημείου βρασμού από την πίεση. Τελειώνει στο σημείο ΠΡΟΣ ΤΗΝ,που αντιστοιχεί στην κρίσιμη θερμοκρασία, αφού πάνω από αυτή τη θερμοκρασία το υγρό δεν μπορεί να υπάρξει. Αριστερά της καμπύλης TCτα πειραματικά σημεία σχεδίασαν την καμπύλη TSη εξάρτηση του σημείου τήξης από την πίεση (στα αριστερά, αφού η στερεά φάση αντιστοιχεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από την υγρή φάση). Και οι δύο καμπύλες τέμνονται στο σημείο Τ.

Τι θα συμβεί με την ουσία σε θερμοκρασία κάτω από τη θερμοκρασία t t p , αντίστοιχο σημείο Τ; Η υγρή φάση σε αυτή τη θερμοκρασία δεν μπορεί πλέον να υπάρχει. Η ουσία θα είναι είτε σε στερεή είτε σε αέρια κατάσταση. Καμπύλη ΑΠΟ(βλ. Εικ. 8.35) αντιστοιχεί στις καταστάσεις ισορροπίας στερεού - αερίου, που προκύπτει από την εξάχνωση των στερεών.

τρεις καμπύλες CT, TSκαι ΑΠΟδιαιρέστε το επίπεδο φάσης σε τρεις περιοχές στις οποίες η ουσία μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις τρεις φάσεις. Οι ίδιες οι καμπύλες περιγράφουν τις καταστάσεις ισορροπίας υγρού - ατμού, υγρού - στερεού και στερεού - ατμού. Υπάρχει μόνο ένα σημείο Τ,στην οποία και οι τρεις φάσεις βρίσκονται σε ισορροπία. Αυτό είναι το τριπλό σημείο.

Το τριπλό σημείο αντιστοιχεί στις μόνες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης. Μπορεί να αναπαραχθεί με ακρίβεια και χρησιμεύει ως ένα από τα πιο σημαντικά σημεία αναφοράς στην κατασκευή μιας κλίμακας απόλυτης θερμοκρασίας. Για το νερό, η απόλυτη θερμοκρασία του τριπλού σημείου θεωρείται ότι είναι Ttr = 273,16 K, ή t t p = 0,01°C.

Το σχήμα 8.35 δείχνει το διάγραμμα φάσης του νερού, στο οποίο το σημείο τήξης μειώνεται με την αύξηση της πίεσης. Για συνηθισμένες ουσίες, η καμπύλη TSκλίση προς την αντίθετη κατεύθυνση ως προς την κατακόρυφο που διέρχεται από το σημείο Τ.

Για παράδειγμα, το διάγραμμα φάσης του μονοξειδίου του άνθρακα CO 2 θα έχει αυτή τη μορφή. Θερμοκρασία τριπλού σημείου CO 2 t tr \u003d -56,6 ° C και πίεση p tr \u003d 5,1 atm. Επομένως, σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία κοντά στη θερμοκρασία δωματίου, το διοξείδιο του άνθρακα δεν μπορεί να είναι σε υγρή κατάσταση. Η στερεά φάση του CO 2 ονομάζεται συνήθως ξηρός πάγος. Έχει πολύ χαμηλή θερμοκρασία και δεν λιώνει, αλλά αμέσως εξατμίζεται (εξάχνωση).

Η μεταβολή του όγκου κατά την τήξη και τη στερεοποίηση σχετίζεται άμεσα με την εξάρτηση της θερμοκρασίας τήξης από την πίεση. Για τη συντριπτική πλειοψηφία των ουσιών, το σημείο τήξης αυξάνεται με την πίεση. Στο νερό και σε κάποιες άλλες ουσίες, αντίθετα, μειώνεται. Για τους κατοίκους της Γης σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, αυτό είναι ένα μεγάλο όφελος.

Υπάρχει ένα μόνο σημείο στο διάγραμμα p-T (τριπλό σημείο), στο οποίο και οι τρεις φάσεις της ύλης βρίσκονται σε ισορροπία.

Συμπερασματικά, σημειώνουμε τη μεγάλη σημασία της φυσικής στερεάς κατάστασης για την ανάπτυξη της τεχνολογίας και του πολιτισμού γενικότερα.

Η ανθρωπότητα πάντα χρησιμοποιούσε και θα συνεχίσει να χρησιμοποιεί στερεά σώματα. Αλλά αν η προηγούμενη φυσική στερεάς κατάστασης δεν συμβάδιζε με την ανάπτυξη της τεχνολογίας που βασιζόταν στην άμεση εμπειρία, τώρα η κατάσταση έχει αλλάξει. Η θεωρητική έρευνα αρχίζει να οδηγεί στη δημιουργία στερεών, οι ιδιότητες των οποίων είναι εντελώς ασυνήθιστες και οι οποίες θα ήταν αδύνατο να αποκτηθούν με τη μέθοδο «δοκιμής και σφάλματος». Η εφεύρεση του τρανζίστορ, η οποία θα συζητηθεί αργότερα, είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς η κατανόηση της δομής των στερεών οδήγησε σε μια επανάσταση σε όλη τη ραδιομηχανική.

Η δημιουργία υλικών με καθορισμένες μηχανικές, μαγνητικές και άλλες ιδιότητες είναι ένας από τους κύριους τομείς της φυσικής στερεάς κατάστασης. Περίπου οι μισοί από τους φυσικούς του κόσμου εργάζονται τώρα στον τομέα της φυσικής στερεάς κατάστασης.

Η μετάβαση μιας ουσίας από στερεά κρυσταλλική κατάσταση σε υγρή κατάσταση ονομάζεται τήξη. Για να λιώσει ένα στερεό κρυσταλλικό σώμα, πρέπει να θερμανθεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, δηλαδή να παρέχεται θερμότητα.Η θερμοκρασία στην οποία λιώνει μια ουσία ονομάζεταιτο σημείο τήξης της ουσίας.

Η αντίστροφη διαδικασία - η μετάβαση από μια υγρή σε μια στερεή κατάσταση - συμβαίνει όταν η θερμοκρασία πέσει, δηλαδή αφαιρείται η θερμότητα. Η μετάβαση μιας ουσίας από υγρή σε στερεή κατάσταση ονομάζεταισκληρωτικός , ή κρύσταλλολύση . Η θερμοκρασία στην οποία κρυσταλλώνεται μια ουσία ονομάζεταιθερμοκρασία κρυστάλλουθέσεις .

Η εμπειρία δείχνει ότι οποιαδήποτε ουσία κρυσταλλώνεται και λιώνει στην ίδια θερμοκρασία.

Το σχήμα δείχνει ένα γράφημα της εξάρτησης της θερμοκρασίας ενός κρυσταλλικού σώματος (πάγου) από το χρόνο θέρμανσης (από το σημείο ΑΛΛΑμέχρι κάποιο σημείο ΡΕ)και χρόνος ψύξης (από το σημείο ρεμέχρι κάποιο σημείο κ). Δείχνει χρόνο στον οριζόντιο άξονα και θερμοκρασία στον κατακόρυφο άξονα.

Μπορεί να φανεί από το γράφημα ότι η παρατήρηση της διαδικασίας ξεκίνησε από τη στιγμή που η θερμοκρασία του πάγου ήταν -40 °C ή, όπως λένε, η θερμοκρασία την αρχική στιγμή του χρόνου tνωρίς= -40 °С (σημείο ΑΛΛΑστο γράφημα). Με περαιτέρω θέρμανση, η θερμοκρασία του πάγου αυξάνεται (στο γράφημα, αυτή είναι η περιοχή ΑΒ). Η θερμοκρασία ανεβαίνει στους 0 °C, το σημείο τήξης του πάγου. Στους 0°C, ο πάγος αρχίζει να λιώνει και η θερμοκρασία του σταματά να ανεβαίνει. Κατά τη διάρκεια ολόκληρου του χρόνου τήξης (δηλαδή, μέχρι να λιώσει όλος ο πάγος), η θερμοκρασία του πάγου δεν αλλάζει, αν και ο καυστήρας συνεχίζει να καίει και επομένως παρέχεται θερμότητα. Η διαδικασία τήξης αντιστοιχεί στο οριζόντιο τμήμα του γραφήματος ήλιος . Μόνο αφού λιώσει όλος ο πάγος και μετατραπεί σε νερό, η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται ξανά (ενότητα CD). Αφού η θερμοκρασία του νερού φτάσει τους +40 ° C, ο καυστήρας σβήνει και το νερό αρχίζει να κρυώνει, δηλαδή αφαιρείται η θερμότητα (για αυτό, ένα δοχείο με νερό μπορεί να τοποθετηθεί σε άλλο, μεγαλύτερο δοχείο με πάγο). Η θερμοκρασία του νερού αρχίζει να πέφτει (τμήμα DE). Όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 0 °C, η θερμοκρασία του νερού σταματά να μειώνεται, παρά το γεγονός ότι η θερμότητα εξακολουθεί να απομακρύνεται. Αυτή είναι η διαδικασία κρυστάλλωσης του νερού - ο σχηματισμός πάγου (οριζόντια τομή ΕΦ). Μέχρι να γίνει όλο το νερό πάγος, η θερμοκρασία δεν θα αλλάξει. Μόνο μετά από αυτό η θερμοκρασία του πάγου αρχίζει να μειώνεται (τμήμα FK).

Η άποψη του εξεταζόμενου γραφήματος εξηγείται ως εξής. Τοποθεσία ενεργοποιημένη ΑΒλόγω της εισροής θερμότητας, η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του πάγου αυξάνεται και η θερμοκρασία του αυξάνεται. Τοποθεσία ενεργοποιημένη ήλιοςόλη η ενέργεια που λαμβάνεται από το περιεχόμενο της φιάλης δαπανάται για την καταστροφή του κρυσταλλικού πλέγματος του πάγου: χωροταξική διάταξητα μόριά του αντικαθίστανται από άτακτα, η απόσταση μεταξύ των μορίων αλλάζει, δηλ. τα μόρια αναδιατάσσονται με τέτοιο τρόπο ώστε η ουσία να γίνεται υγρή. Η μέση κινητική ενέργεια των μορίων δεν αλλάζει, οπότε η θερμοκρασία παραμένει αμετάβλητη. Περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας του λιωμένου παγωμένου νερού (στην περιοχή CD) σημαίνει αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων του νερού λόγω της θερμότητας που παρέχεται από τον καυστήρα.

Κατά την ψύξη του νερού (τμήμα DE) αφαιρείται μέρος της ενέργειας από αυτό, τα μόρια του νερού κινούνται με χαμηλότερες ταχύτητες, η μέση κινητική τους ενέργεια πέφτει - η θερμοκρασία μειώνεται, το νερό ψύχεται. Στους 0°C (οριζόντια τομή ΕΦ) τα μόρια αρχίζουν να παρατάσσονται με μια συγκεκριμένη σειρά, σχηματίζοντας ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Μέχρι να ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία, η θερμοκρασία της ουσίας δεν θα αλλάξει, παρά τη θερμότητα που έχει αφαιρεθεί, πράγμα που σημαίνει ότι κατά τη στερεοποίηση, το υγρό (νερό) απελευθερώνει ενέργεια. Αυτή ακριβώς είναι η ενέργεια που απορρόφησε ο πάγος, μετατρέποντας σε υγρό (τμήμα ήλιος). Η εσωτερική ενέργεια ενός υγρού είναι μεγαλύτερη από εκείνη ενός στερεού. Κατά την τήξη (και την κρυστάλλωση), η εσωτερική ενέργεια του σώματος αλλάζει απότομα.

Τα μέταλλα που λιώνουν σε θερμοκρασίες πάνω από 1650 ºС ονομάζονται πυρίμαχος(τιτάνιο, χρώμιο, μολυβδαίνιο κ.λπ.). Το βολφράμιο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης μεταξύ τους - περίπου 3400 ° C. Τα πυρίμαχα μέταλλα και οι ενώσεις τους χρησιμοποιούνται ως ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά σε αεροσκάφη, πυραύλους και διαστημική τεχνολογία, πυρηνική ενέργεια.

Τονίζουμε για άλλη μια φορά ότι κατά την τήξη η ουσία απορροφά ενέργεια. Κατά την κρυστάλλωση, αντίθετα, το δίνει περιβάλλον. Λαμβάνοντας μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση, το μέσο θερμαίνεται. Αυτό είναι γνωστό σε πολλά πουλιά. Δεν είναι περίεργο που μπορεί να δει κανείς το χειμώνα με παγωμένο καιρό να κάθονται στον πάγο που καλύπτει ποτάμια και λίμνες. Λόγω της απελευθέρωσης ενέργειας κατά τη διάρκεια του σχηματισμού πάγου, ο αέρας πάνω από αυτό αποδεικνύεται ότι είναι αρκετοί βαθμούς θερμότερος από ό,τι στο δάσος στα δέντρα και τα πουλιά το εκμεταλλεύονται.

Τήξη άμορφων ουσιών.

Η παρουσία ενός ορισμένου σημεία τήξηςείναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των κρυσταλλικών ουσιών. Σε αυτή τη βάση μπορούν εύκολα να διακριθούν από τα άμορφα σώματα, τα οποία επίσης ταξινομούνται ως στερεά. Αυτά περιλαμβάνουν, ειδικότερα, το γυαλί, τις πολύ παχύρρευστες ρητίνες και τα πλαστικά.

Άμορφες ουσίες(σε αντίθεση με τα κρυσταλλικά) δεν έχουν συγκεκριμένο σημείο τήξης - δεν λιώνουν, αλλά μαλακώνουν. Όταν θερμαίνεται, ένα κομμάτι γυαλιού, για παράδειγμα, γίνεται πρώτα μαλακό από σκληρό, μπορεί εύκολα να λυγίσει ή να τεντωθεί. σε υψηλότερη θερμοκρασία, το κομμάτι αρχίζει να αλλάζει το σχήμα του υπό την επίδραση της δικής του βαρύτητας. Καθώς θερμαίνεται, η παχύρρευστη παχύρρευστη μάζα παίρνει το σχήμα του δοχείου στο οποίο βρίσκεται. Αυτή η μάζα είναι στην αρχή πηχτή, σαν μέλι, μετά σαν κρέμα γάλακτος και, τέλος, γίνεται σχεδόν τόσο χαμηλού ιξώδους υγρό όσο το νερό. Ωστόσο, είναι αδύνατο να υποδείξουμε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία για τη μετάβαση ενός στερεού σε ένα υγρό εδώ, αφού δεν υπάρχει.

Οι λόγοι για αυτό βρίσκονται στη θεμελιώδη διαφορά μεταξύ της δομής των άμορφων σωμάτων και της δομής των κρυσταλλικών. Τα άτομα σε άμορφα σώματα διατάσσονται τυχαία. Τα άμορφα σώματα στη δομή τους μοιάζουν με υγρά. Ήδη σε συμπαγές γυαλί, τα άτομα είναι διατεταγμένα τυχαία. Αυτό σημαίνει ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του γυαλιού αυξάνει μόνο το εύρος δονήσεων των μορίων του, τους δίνει σταδιακά όλο και περισσότερη ελευθερία κινήσεων. Ως εκ τούτου, το γυαλί μαλακώνει σταδιακά και δεν εμφανίζει την απότομη μετάπτωση «στερεού-υγρού» που χαρακτηρίζει τη μετάβαση από τη διάταξη των μορίων με αυστηρή σειρά σε μια άτακτη.

Θερμότητα τήξης.

Θερμότητα τήξης- αυτή είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια ουσία σε σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία ίση με το σημείο τήξης προκειμένου να μεταφερθεί πλήρως από μια στερεά κρυσταλλική κατάσταση σε μια υγρή. Η θερμότητα της σύντηξης είναι ίση με την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας από υγρή κατάσταση. Κατά τη διάρκεια της τήξης, όλη η θερμότητα που παρέχεται στην ουσία πηγαίνει για να αυξήσει τη δυναμική ενέργεια των μορίων της. Η κινητική ενέργεια δεν αλλάζει επειδή η τήξη γίνεται σε σταθερή θερμοκρασία.

Μελετώντας πειραματικά την τήξη διαφόρων ουσιών της ίδιας μάζας, μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι απαιτούνται διαφορετικές ποσότητες θερμότητας για να μετατραπούν σε υγρό. Για παράδειγμα, για να λιώσετε ένα κιλό πάγου, πρέπει να ξοδέψετε 332 J ενέργειας και για να λιώσετε 1 κιλό μολύβδου - 25 kJ.

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται από το σώμα θεωρείται αρνητική. Επομένως, κατά τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας με μάζα Μ, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον ίδιο τύπο, αλλά με το σύμβολο μείον:

Θερμότητα καύσης.

Θερμότητα καύσης(ή θερμιδική αξία, θερμίδες) είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου.

Για τη θέρμανση των σωμάτων, χρησιμοποιείται συχνά η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου. Τα συμβατικά καύσιμα (άνθρακας, πετρέλαιο, βενζίνη) περιέχουν άνθρακα. Κατά την καύση, τα άτομα άνθρακα συνδυάζονται με άτομα οξυγόνου στον αέρα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίων διοξειδίου του άνθρακα. Η κινητική ενέργεια αυτών των μορίων αποδεικνύεται μεγαλύτερη από αυτή των αρχικών σωματιδίων. Η αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων κατά την καύση ονομάζεται απελευθέρωση ενέργειας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου είναι η θερμότητα της καύσης αυτού του καυσίμου.

Η θερμότητα της καύσης του καυσίμου εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου και τη μάζα του. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του καυσίμου, τόσο περισσότερη ποσότητατη θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του.

Η φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση καυσίμου βάρους 1 kg ονομάζεται ειδική θερμότητα καύσης καυσίμου.Η ειδική θερμότητα της καύσης συμβολίζεται με το γράμμαqκαι μετριέται σε τζάουλ ανά κιλό (J/kg).

Ποσότητα θερμότητας Qαπελευθερώνεται κατά την καύση Μ kg καυσίμου προσδιορίζεται από τον τύπο:

Για να βρεθεί η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ενός καυσίμου αυθαίρετης μάζας, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιαστεί η ειδική θερμότητα καύσης αυτού του καυσίμου με τη μάζα του.

ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ. Ζεστασιά Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Η επίδραση της πίεσης στο σημείο τήξης

Εάν αλλάξει η πίεση, θα αλλάξει και το σημείο τήξης. Με την ίδια κανονικότητα συναντιόμασταν όταν μιλούσαμε για βράσιμο. Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση, τόσο υψηλότερο είναι το σημείο βρασμού. Κατά κανόνα, αυτό ισχύει και για την τήξη. Ωστόσο, υπάρχει ένας μικρός αριθμός ουσιών που συμπεριφέρονται ανώμαλα: το σημείο τήξης τους μειώνεται με την αύξηση της πίεσης.

Το γεγονός είναι ότι η συντριπτική πλειοψηφία των στερεών είναι πιο πυκνά από τα υγρά τους. Η εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα είναι ακριβώς εκείνες οι ουσίες των οποίων το σημείο τήξης δεν αλλάζει κανονικά με μια αλλαγή της πίεσης - για παράδειγμα, το νερό. Ο πάγος είναι ελαφρύτερος από το νερό και το σημείο τήξης του πάγου μειώνεται καθώς αυξάνεται η πίεση.

Η συμπίεση προάγει το σχηματισμό μιας πιο πυκνής κατάστασης. Εάν ένα στερεό είναι πιο πυκνό από ένα υγρό, τότε η συμπίεση βοηθά στη στερεοποίηση και αποτρέπει την τήξη. Αν όμως η τήξη παρεμποδίζεται από τη συμπίεση, τότε αυτό σημαίνει ότι η ουσία παραμένει στερεή, ενώ νωρίτερα σε αυτή τη θερμοκρασία θα είχε ήδη λιώσει, δηλ. καθώς η πίεση αυξάνεται, το σημείο τήξης αυξάνεται. Στην ανώμαλη περίπτωση, το υγρό είναι πιο πυκνό από το στερεό, και η πίεση βοηθά στο σχηματισμό του υγρού, δηλ. χαμηλώνει το σημείο τήξης.

Η επίδραση της πίεσης στο σημείο τήξης είναι πολύ μικρότερη από αυτή του βρασμού. Μια αύξηση της πίεσης κατά περισσότερο από 100 kg/cm 2 μειώνει το σημείο τήξης του πάγου κατά 1 °C.

Από αυτό, παρεμπιπτόντως, μπορεί κανείς να δει πόσο αφελής είναι η συχνά συναντώμενη εξήγηση της ολίσθησης των πατίνων στον πάγο από τη μείωση του σημείου τήξης λόγω πίεσης. Η πίεση στη λεπίδα του πατινιού, σε κάθε περίπτωση, δεν ξεπερνά τα 100 kg/cm 2 και για αυτό η μείωση του σημείου τήξης δεν μπορεί να παίξει ρόλο για τους σκέιτερ.

Από βιβλίο Φυσική χημεία: σημειώσεις διάλεξης ο συγγραφέας Berezovchuk A V

4. Επίδραση της φύσης του διαλύτη στον ρυθμό των ηλεκτροχημικών αντιδράσεων Η αντικατάσταση ενός διαλύτη από έναν άλλο θα επηρεάσει κάθε ένα από τα στάδια της ηλεκτροχημικής διεργασίας. Πρώτα απ 'όλα, αυτό θα επηρεάσει τις διαδικασίες διαλυτοποίησης, συσχέτισης και σχηματισμού συμπλόκου

Από βιβλίο τελευταίο βιβλίογεγονότα. Τόμος 3 [Φυσική, χημεία και τεχνολογία. Ιστορία και αρχαιολογία. Διάφορα] συγγραφέας Kondrashov Anatoly Pavlovich

Από το βιβλίο Lightning and Thunder συγγραφέας Stekolnikov, I S

Από το βιβλίο Κίνημα. Θερμότητα συγγραφέας Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Από το βιβλίο Καταιγισμός Απόλυτο Μηδέν συγγραφέας Burmin Genrikh Samoylovich

7. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω επιρροής Τώρα που γνωρίζουμε ότι τα άτομα κάθε σώματος αποτελούνται από σωματίδια που περιέχουν θετικό και αρνητικό ηλεκτρισμό, μπορούμε να εξηγήσουμε το σημαντικό φαινόμενο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω επιρροής. Αυτό θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε

Από το βιβλίο History of the Laser συγγραφέας Μπερτολότι Μάριο

6. Επίδραση κεραυνών στη λειτουργία ηλεκτρικών συστημάτων και ραδιοφώνου Πολύ συχνά κεραυνός χτυπά τα καλώδια των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αυτή την περίπτωση, είτε μια εκκένωση κεραυνού χτυπά ένα από τα καλώδια της γραμμής και το συνδέει με το έδαφος, είτε ένας κεραυνός συνδέει δύο ή και τρία

Από το βιβλίο Tweets About the Universe από τον Chown Marcus

Αλλαγή της πίεσης με το υψόμετρο Καθώς αλλάζει το υψόμετρο, η πίεση μειώνεται. Αυτό διευκρίνισε για πρώτη φορά ο Γάλλος Perrier για λογαριασμό του Pascal το 1648. Το όρος Pyu de Dome, κοντά στο οποίο ζούσε ο Perrier, είχε ύψος 975 μ. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι ο υδράργυρος σε ένα σωλήνα Torricelli πέφτει όταν σκαρφαλώνει

Από το βιβλίο Το ατομικό πρόβλημα από τον Ρεν Φίλιππο

Σημείο βρασμού έναντι πίεσης Το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 °C. θα μπορούσε κανείς να σκεφτεί ότι αυτή είναι μια εγγενής ιδιότητα του νερού, ότι το νερό, όπου και υπό ποιες συνθήκες βρίσκεται, θα βράζει πάντα στους 100 ° C. Αλλά αυτό δεν είναι έτσι, και οι κάτοικοι το γνωρίζουν καλά αυτό.

Από το βιβλίο του συγγραφέα

1. Γιατί «προσέβαλε» η θερμοκρασία; Σφάλμα Φαρενάιτ. Τάξη και αταξία. Όταν το κατέβασμα είναι πιο δύσκολο από το να ανέβεις. Ο πάγος βράζει. Υπάρχουν «κρύα υγρά» στη Γη; Μετράμε το μήκος σε μέτρα, τη μάζα σε γραμμάρια, τον χρόνο σε δευτερόλεπτα και τη θερμοκρασία σε μοίρες. Απόσταση

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Επιρροή μαγνητικό πεδίοστις φασματικές γραμμές Την εποχή που εξηγήθηκαν τα κύρια χαρακτηριστικά των φασματικών γραμμών. Το 1896, ο Peter Zeeman (1865-1943), που έζησε στο Leiden (Ολλανδία), ανακάλυψε ότι ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να επηρεάσει τις συχνότητες των φασματικών γραμμών που εκπέμπονται από ένα αέριο,

Από το βιβλίο του συγγραφέα

135. Πώς μετρούν οι αστρονόμοι τη θερμοκρασία του Σύμπαντος; Η υπέρυθρη ακτινοβολία (IR) με μήκος κύματος από 700 nm έως 1 mm ανακαλύφθηκε το 1800 από τον William Herschel (1738–1822) Ο Herschel χρησιμοποίησε ένα πρίσμα για να συλλάβει το φάσμα του ηλιακού φωτός από το κόκκινο στο μπλε. Χρησιμοποίησε

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Κεφάλαιο X Επίδραση της προόδου στον τομέα της ατομικής ενέργειας στην οικονομική και κοινωνική ζωή Πριν δώσεις σύντομη ανάλυσηκοινωνικό πρόβλημα που προέκυψε σε σχέση με την ανακάλυψη της ατομικής ενέργειας, βρισκόμαστε σε γενικούς όρουςΑς δούμε την οικονομική πλευρά του θέματος.

Η ίδια ουσία πραγματικό κόσμομπορεί να είναι σε διαφορετικές καταστάσεις ανάλογα με το περιβάλλον. Για παράδειγμα, το νερό μπορεί να έχει τη μορφή υγρού, στην ιδέα ενός στερεού σώματος - πάγου, με τη μορφή αερίου - υδρατμών.

• Αυτές οι καταστάσεις ονομάζονται συγκεντρωτικές καταστάσεις της ύλης.

Τα μόρια μιας ουσίας σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης δεν διαφέρουν μεταξύ τους. Ειδικός κατάσταση συνάθροισηςκαθορίζεται από τη διάταξη των μορίων, καθώς και από τη φύση της κίνησης και της αλληλεπίδρασής τους μεταξύ τους.

Αέριο - η απόσταση μεταξύ των μορίων είναι σημαντική περισσότερα μεγέθητα ίδια τα μόρια. Τα μόρια σε ένα υγρό και σε ένα στερεό είναι αρκετά κοντά το ένα στο άλλο. Στα στερεά ακόμη πιο κοντά.

Για να αλλάξει το άθροισμα κατάσταση σώματος, χρειάζεται να δώσει λίγη ενέργεια. Για παράδειγμα, για να μετατραπεί το νερό σε ατμό, πρέπει να θερμανθεί.Για να ξαναγίνει νερό ο ατμός πρέπει να εγκαταλείψει ενέργεια.

Η μετάβαση από στερεό σε υγρό

Η μετάβαση μιας ουσίας από στερεή σε υγρή κατάσταση ονομάζεται τήξη. Για να αρχίσει να λιώνει το σώμα, πρέπει να θερμανθεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία στην οποία λιώνει μια ουσία ονομάζεται σημείο τήξης της ουσίας.

Κάθε ουσία έχει το δικό της σημείο τήξης. Για ορισμένα σώματα είναι πολύ χαμηλό, για παράδειγμα, για πάγο. Και ορισμένα σώματα έχουν πολύ υψηλό σημείο τήξης, για παράδειγμα, ο σίδηρος. Γενικά, η τήξη ενός κρυσταλλικού σώματος είναι μια πολύπλοκη διαδικασία.

διάγραμμα λιώσεως πάγου

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα γράφημα της τήξης ενός κρυσταλλικού σώματος, στην προκειμένη περίπτωση πάγου.

• Το γράφημα δείχνει την εξάρτηση της θερμοκρασίας του πάγου από το χρόνο που θερμαίνεται. Η θερμοκρασία απεικονίζεται στον κατακόρυφο άξονα, ο χρόνος στον οριζόντιο άξονα.

Από το γράφημα, η αρχική θερμοκρασία του πάγου ήταν -20 βαθμοί. Μετά άρχισαν να το ζεσταίνουν. Η θερμοκρασία άρχισε να ανεβαίνει. Το τμήμα ΑΒ είναι το τμήμα θέρμανσης πάγου. Με την πάροδο του χρόνου, η θερμοκρασία αυξήθηκε στους 0 βαθμούς. Αυτή η θερμοκρασία θεωρείται το σημείο τήξης του πάγου. Σε αυτή τη θερμοκρασία, ο πάγος άρχισε να λιώνει, αλλά ταυτόχρονα η θερμοκρασία του έπαψε να αυξάνεται, αν και ο πάγος συνέχισε επίσης να θερμαίνεται. Η περιοχή τήξης αντιστοιχεί στο τμήμα BC στο γράφημα.

Στη συνέχεια, όταν όλος ο πάγος έλιωσε και έγινε υγρό, η θερμοκρασία του νερού άρχισε να αυξάνεται ξανά. Αυτό φαίνεται στο γράφημα από την ακτίνα C. Δηλαδή, συμπεραίνουμε ότι κατά την τήξη, η θερμοκρασία του σώματος δεν αλλάζει, Όλη η εισερχόμενη ενέργεια χρησιμοποιείται για θέρμανση.

Τήξη

ΤήξηΕίναι η διαδικασία αλλαγής μιας ουσίας από στερεή σε υγρή κατάσταση.

Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι εάν θρυμματισμένος πάγος, με θερμοκρασία, για παράδειγμα, 10 ° C, αφεθεί σε ένα ζεστό δωμάτιο, τότε η θερμοκρασία του θα αυξηθεί. Στους 0 °C, ο πάγος θα αρχίσει να λιώνει και η θερμοκρασία δεν θα αλλάξει μέχρι να μετατραπεί όλος ο πάγος σε υγρό. Μετά από αυτό, η θερμοκρασία του νερού που σχηματίζεται από τον πάγο θα αυξηθεί.

Αυτό σημαίνει ότι τα κρυσταλλικά σώματα, που περιλαμβάνουν πάγο, λιώνουν σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται σημείο τήξης. Είναι σημαντικό κατά τη διαδικασία τήξης η θερμοκρασία της κρυσταλλικής ουσίας και του υγρού που σχηματίζεται κατά την τήξη της να παραμένει αμετάβλητη.

Στο πείραμα που περιγράφηκε παραπάνω, ο πάγος έλαβε μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας, η εσωτερική του ενέργεια αυξήθηκε λόγω της αύξησης της μέσης κινητικής ενέργειας της κίνησης των μορίων. Στη συνέχεια ο πάγος έλιωσε, η θερμοκρασία του δεν άλλαξε, αν και ο πάγος έλαβε μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας. Κατά συνέπεια, η εσωτερική του ενέργεια αυξήθηκε, αλλά όχι λόγω της κινητικής, αλλά λόγω της δυναμικής ενέργειας της αλληλεπίδρασης των μορίων. Η ενέργεια που λαμβάνεται από το εξωτερικό δαπανάται για την καταστροφή του κρυσταλλικού πλέγματος. Ομοίως, συμβαίνει το λιώσιμο οποιουδήποτε κρυσταλλικού σώματος.

Τα άμορφα σώματα δεν έχουν συγκεκριμένο σημείο τήξης. Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει, μαλακώνουν σταδιακά μέχρι να γίνουν υγρό.

Αποκρυστάλλωση

Αποκρυστάλλωσηείναι η διαδικασία με την οποία μια ουσία αλλάζει από υγρή σε στερεή κατάσταση. Με την ψύξη, το υγρό θα εκπέμψει μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας στον περιβάλλοντα αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, η εσωτερική του ενέργεια θα μειωθεί λόγω μείωσης της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του. Σε μια ορισμένη θερμοκρασία, θα ξεκινήσει η διαδικασία της κρυστάλλωσης, κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας η θερμοκρασία της ουσίας δεν θα αλλάξει έως ότου ολόκληρη η ουσία περάσει σε στερεή κατάσταση. Αυτή η μετάβαση συνοδεύεται από την απελευθέρωση ορισμένης ποσότητας θερμότητας και, κατά συνέπεια, από μείωση της εσωτερικής ενέργειας της ουσίας λόγω μείωσης της δυναμικής ενέργειας αλληλεπίδρασης των μορίων της.

Έτσι, η μετάβαση μιας ουσίας από υγρή σε στερεή κατάσταση συμβαίνει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται θερμοκρασία κρυστάλλωσης. Αυτή η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε όλη τη διαδικασία τήξης. Είναι ίσο με το σημείο τήξης αυτής της ουσίας.

Το σχήμα δείχνει ένα γράφημα της εξάρτησης της θερμοκρασίας μιας στερεής κρυσταλλικής ουσίας από το χρόνο κατά τη διαδικασία θέρμανσης από τη θερμοκρασία δωματίου έως το σημείο τήξης, τήξη, θέρμανση της ουσίας σε υγρή κατάσταση, ψύξη της υγρής ουσίας, κρυστάλλωση και επακόλουθη ψύξη της ουσίας σε στερεή κατάσταση.

Ειδική θερμότητα σύντηξης

Διαφορετικές κρυσταλλικές ουσίες έχουν διαφορετικές δομές. Αντίστοιχα, προκειμένου να καταστραφεί το κρυσταλλικό πλέγμα συμπαγές σώμαστο σημείο τήξεώς του, είναι απαραίτητο να του προσδώσουμε διαφορετική ποσότητα θερμότητας.

Ειδική θερμότητατήξηείναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε 1 κιλό κρυσταλλικής ουσίας για να μετατραπεί σε υγρό στο σημείο τήξης της. Η εμπειρία δείχνει ότι η ειδική θερμότητα της σύντηξης είναι ειδική θερμότητα κρυστάλλωσης .

Η ειδική θερμότητα της σύντηξης συμβολίζεται με το γράμμα λ . Μονάδα ειδικής θερμότητας σύντηξης - [λ] = 1 J/kg.

Οι τιμές της ειδικής θερμότητας σύντηξης κρυσταλλικών ουσιών δίνονται στον πίνακα. Η ειδική θερμότητα τήξης του αλουμινίου είναι 3,9 * 10 5 J / kg. Αυτό σημαίνει ότι για την τήξη 1 kg αλουμινίου στη θερμοκρασία τήξης, είναι απαραίτητο να δαπανηθεί ποσότητα θερμότητας 3,9 * 10 5 J. Η αύξηση της εσωτερικής ενέργειας κατά 1 kg αλουμινίου είναι ίση με την ίδια τιμή.

Για να υπολογίσετε την ποσότητα της θερμότητας Q, που απαιτείται για την τήξη μιας ουσίας με μάζα Μ, που λαμβάνεται στο σημείο τήξης, ακολουθεί την ειδική θερμότητα σύντηξης λ πολλαπλασιάζουμε με τη μάζα της ουσίας: Q = λm.