Όλοι γνωρίζουν ότι το νερό μπορεί να βρεθεί στη φύση σε τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης - στερεό, υγρό και αέριο. Κατά την τήξη, ο στερεός πάγος μετατρέπεται σε υγρό και μετά από περαιτέρω θέρμανση, το υγρό εξατμίζεται, σχηματίζοντας υδρατμούς. Ποιες είναι οι συνθήκες για την τήξη, την κρυστάλλωση, την εξάτμιση και τη συμπύκνωση του νερού; Σε ποια θερμοκρασία λιώνει ο πάγος ή σχηματίζεται ατμός; Θα μιλήσουμε για αυτό σε αυτό το άρθρο.
Αυτό δεν σημαίνει ότι οι υδρατμοί και ο πάγος είναι σπάνιοι στην καθημερινή ζωή. Ωστόσο, η πιο κοινή είναι η υγρή κατάσταση - το συνηθισμένο νερό. Οι ειδικοί ανακάλυψαν ότι ο πλανήτης μας έχει πάνω από 1 δισεκατομμύριο κυβικά χιλιόμετρα νερού. Ωστόσο, όχι περισσότερα από 3 εκατομμύρια km 3 νερού ανήκουν σε γλυκά υδατικά συστήματα. Μια αρκετά μεγάλη ποσότητα γλυκού νερού «ξεκουράζεται» σε παγετώνες (περίπου 30 εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα). Ωστόσο, το λιώσιμο του πάγου τέτοιων τεράστιων μπλοκ δεν είναι καθόλου εύκολο. Το υπόλοιπο νερό είναι αλμυρό, ανήκει στις θάλασσες των ωκεανών.
Το νερό περιβάλλει τον σύγχρονο άνθρωπο παντού, στις περισσότερες καθημερινές διαδικασίες. Πολλοί πιστεύουν ότι οι υδάτινοι πόροι είναι ανεξάντλητοι και η ανθρωπότητα θα μπορεί πάντα να χρησιμοποιεί τους πόρους της υδρόσφαιρας της Γης. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει. Οι υδατικοί πόροι του πλανήτη μας εξαντλούνται σταδιακά και σε μερικές εκατοντάδες χρόνια, το γλυκό νερό στη Γη μπορεί να μην παραμένει καθόλου. Επομένως, απολύτως κάθε άτομο πρέπει να φροντίζει το γλυκό νερό και να το εξοικονομεί. Άλλωστε, ακόμη και στην εποχή μας υπάρχουν κράτη στα οποία τα αποθέματα νερού είναι καταστροφικά μικρά.
Ιδιότητες νερού
Πριν μιλήσουμε για τη θερμοκρασία τήξης του πάγου, αξίζει να εξεταστούν οι κύριες ιδιότητες αυτού του μοναδικού υγρού.
Έτσι, το νερό έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:
- Έλλειψη χρώματος.
- Έλλειψη οσμής.
- Έλλειψη γεύσης (ωστόσο, το υψηλής ποιότητας πόσιμο νερό έχει καλή γεύση).
- Διαφάνεια.
- Ρευστότητα.
- Η ικανότητα να διαλύει διάφορες ουσίες (για παράδειγμα, άλατα, αλκάλια κ.λπ.).
- Το νερό δεν έχει το δικό του μόνιμο σχήμα και μπορεί να πάρει το σχήμα του αγγείου στο οποίο εισέρχεται.
- Η ικανότητα να καθαρίζεται με διήθηση.
- Το νερό διαστέλλεται όταν θερμαίνεται και συστέλλεται όταν ψύχεται.
- Το νερό μπορεί να εξατμιστεί για να γίνει ατμός και να παγώσει για να σχηματίσει κρυσταλλικό πάγο.
Αυτή η λίστα παρουσιάζει τις κύριες ιδιότητες του νερού. Τώρα ας καταλάβουμε ποια είναι τα χαρακτηριστικά της στερεάς κατάστασης συσσωμάτωσης αυτής της ουσίας και σε ποια θερμοκρασία λιώνει ο πάγος.
Ο πάγος είναι μια στερεή κρυσταλλική ουσία που έχει μάλλον ασταθή δομή. Είναι, όπως το νερό, διαφανές, άχρωμο και άοσμο. Ο πάγος έχει επίσης ιδιότητες όπως ευθραυστότητα και ολισθηρότητα. είναι κρύο στην αφή.
Το χιόνι είναι επίσης παγωμένο νερό, αλλά έχει χαλαρή δομή και έχει λευκό χρώμα. Χιονίζει κάθε χρόνο στις περισσότερες χώρες του κόσμου.
Τόσο το χιόνι όσο και ο πάγος είναι εξαιρετικά ασταθείς ουσίες. Δεν χρειάζεται πολλή προσπάθεια για να λιώσει ο πάγος. Πότε αρχίζει να λιώνει;
Στη φύση, ο στερεός πάγος υπάρχει μόνο σε θερμοκρασίες 0 °C και κάτω. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξηθεί και ξεπεράσει τους 0 °C, ο πάγος αρχίζει να λιώνει.
Στη θερμοκρασία τήξης του πάγου, στους 0 ° C, συμβαίνει μια άλλη διαδικασία - κατάψυξη ή κρυστάλλωση υγρού νερού.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να παρατηρηθεί από όλους τους κατοίκους του εύκρατου ηπειρωτικού κλίματος. Το χειμώνα, όταν η εξωτερική θερμοκρασία πέφτει κάτω από τους 0 °C, χιονίζει συχνά και δεν λιώνει. Και το υγρό νερό που υπήρχε στους δρόμους παγώνει, μετατρέπεται σε συμπαγές χιόνι ή πάγο. Την άνοιξη, μπορείτε να δείτε την αντίστροφη διαδικασία. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος αυξάνεται, έτσι ο πάγος και το χιόνι λιώνουν, σχηματίζοντας πολυάριθμες λακκούβες και λάσπη, που μπορεί να θεωρηθεί το μόνο μειονέκτημα της ανοιξιάτικης θέρμανσης.
Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι σε ποια θερμοκρασία αρχίζει να λιώνει ο πάγος, στην ίδια θερμοκρασία ξεκινά η διαδικασία της κατάψυξης του νερού.
Ποσότητα θερμότητας
Σε μια επιστήμη όπως η φυσική, η έννοια της ποσότητας θερμότητας χρησιμοποιείται συχνά. Αυτή η τιμή δείχνει την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για θέρμανση, τήξη, κρυστάλλωση, βρασμό, εξάτμιση ή συμπύκνωση διαφόρων ουσιών. Επιπλέον, κάθε μία από αυτές τις διαδικασίες έχει τα δικά της χαρακτηριστικά. Ας μιλήσουμε για το πόση θερμότητα απαιτείται για τη θέρμανση του πάγου υπό κανονικές συνθήκες.
Για να ζεστάνετε τον πάγο, πρέπει πρώτα να τον λιώσετε. Αυτό απαιτεί την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την τήξη του στερεού. Η θερμότητα ισούται με το γινόμενο της μάζας του πάγου και την ειδική θερμότητα της τήξης του (330-345 χιλιάδες Joules / kg) και εκφράζεται σε Joules. Ας υποθέσουμε ότι μας δίνονται 2 κιλά στερεού πάγου. Έτσι, για να το λιώσουμε, χρειαζόμαστε: 2 kg * 340 kJ / kg = 680 kJ.
Μετά από αυτό, πρέπει να θερμάνουμε το νερό που προκύπτει. Η ποσότητα θερμότητας για αυτή τη διαδικασία θα είναι λίγο πιο δύσκολο να υπολογιστεί. Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζετε την αρχική και την τελική θερμοκρασία του θερμαινόμενου νερού.
Λοιπόν, ας πούμε ότι πρέπει να θερμάνουμε το νερό που προκύπτει από το λιώσιμο του πάγου κατά 50 ° C. Δηλαδή, η διαφορά μεταξύ της αρχικής και της τελικής θερμοκρασίας = 50 °C (αρχική θερμοκρασία νερού - 0 °C). Στη συνέχεια, θα πρέπει να πολλαπλασιάσετε τη διαφορά θερμοκρασίας με τη μάζα του νερού και την ειδική θερμοχωρητικότητα του, η οποία είναι ίση με 4.200 J * kg / ° C. Δηλαδή, η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του νερού = 2 kg * 50 °C * 4.200 J*kg/°C = 420 kJ.
Στη συνέχεια, λαμβάνουμε ότι για το λιώσιμο του πάγου και την επακόλουθη θέρμανση του νερού που προκύπτει, χρειαζόμαστε: 680.000 J + 420.000 J = 1.100.000 Joules, ή 1,1 Megajoules.
Γνωρίζοντας σε ποια θερμοκρασία λιώνει ο πάγος, μπορείτε να λύσετε πολλά δύσκολα προβλήματα στη φυσική ή τη χημεία.
Τελικά
Έτσι, σε αυτό το άρθρο, μάθαμε μερικά στοιχεία για το νερό και τις δύο καταστάσεις συσσώρευσής του - στερεό και υγρό. Οι υδρατμοί, ωστόσο, είναι ένα εξίσου ενδιαφέρον αντικείμενο προς μελέτη. Για παράδειγμα, η ατμόσφαιρά μας περιέχει περίπου 25*10 16 κυβικά μέτρα υδρατμών. Επιπλέον, σε αντίθεση με την κατάψυξη, η εξάτμιση του νερού συμβαίνει σε οποιαδήποτε θερμοκρασία και επιταχύνεται όταν θερμαίνεται ή παρουσία ανέμου.
Μάθαμε σε ποια θερμοκρασία λιώνει ο πάγος και το υγρό νερό παγώνει. Τέτοια γεγονότα θα μας είναι πάντα χρήσιμα στην καθημερινή ζωή, αφού το νερό μας περιβάλλει παντού. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε πάντα ότι το νερό, ειδικά το γλυκό νερό, είναι ένας εξαντλητικός πόρος της Γης και πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή.
- Ειδική θερμότητα σύντηξης (επίσης: ενθαλπία σύντηξης, υπάρχει επίσης μια αντίστοιχη έννοια της ειδικής θερμότητας κρυστάλλωσης) - η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια μονάδα μάζας μιας κρυσταλλικής ουσίας σε μια ισοβαρική-ισόθερμη διεργασία ισορροπίας να το μεταφέρει από στερεή (κρυσταλλική) κατάσταση σε υγρό (ίδια ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας).
Μονάδα μέτρησης - J/kg. Η θερμότητα της σύντηξης είναι μια ειδική περίπτωση της θερμότητας μιας θερμοδυναμικής μετάπτωσης φάσης.
Σχετικές έννοιες
Μοριακός όγκος Vm - ο όγκος ενός mol μιας ουσίας (απλή ουσία, χημική ένωση ή μείγμα) σε μια δεδομένη θερμοκρασία και πίεση. η ποσότητα που προκύπτει διαιρώντας τη μοριακή μάζα M μιας ουσίας με την πυκνότητά της ρ: έτσι, Vm = M/ρ. Ο μοριακός όγκος χαρακτηρίζει την πυκνότητα συσκευασίας των μορίων σε μια δεδομένη ουσία. Για απλές ουσίες, μερικές φορές χρησιμοποιείται ο όρος ατομικός όγκος.
Οι νόμοι του Raoult είναι το κοινό όνομα για τις ποσοτικές κανονικότητες που ανακαλύφθηκαν από τον Γάλλο χημικό F. M. Raul το 1887, οι οποίοι περιγράφουν ορισμένες συλλογικές (ανάλογα με τη συγκέντρωση, αλλά όχι τη φύση της διαλυμένης ουσίας) ιδιότητες των διαλυμάτων.
Το στερεό υδρογόνο είναι μια στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης υδρογόνου με σημείο τήξης -259,2 ° C (14,16 K), πυκνότητα 0,08667 g / cm³ (στους -262 ° C). Λευκή μάζα σαν χιονιού, εξαγωνικοί κρύσταλλοι, ομάδα χώρου P6/mmc, παράμετροι κυψέλης a = 0,378 nm, c = 0,6167 nm. Σε υψηλή πίεση, το υδρογόνο πιθανώς περνά σε στερεή μεταλλική κατάσταση (βλέπε Μεταλλικό Υδρογόνο).
Το υγρό ήλιο είναι η υγρή κατάσταση συσσωμάτωσης του ηλίου. Είναι ένα άχρωμο διαφανές υγρό που βράζει σε θερμοκρασία 4,2 K (για το ισότοπο 4He σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση). Η πυκνότητα του υγρού ηλίου σε θερμοκρασία 4,2 K είναι 0,13 g/cm³. Έχει χαμηλό δείκτη διάθλασης, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ορατότητα.
Σημείο ανάφλεξης - η χαμηλότερη θερμοκρασία μιας πτητικής συμπυκνωμένης ουσίας στην οποία οι ατμοί πάνω από την επιφάνεια της ουσίας μπορούν να αναβοσβήνουν στον αέρα υπό την επίδραση μιας πηγής ανάφλεξης, ωστόσο, η σταθερή καύση δεν συμβαίνει μετά την αφαίρεση της πηγής ανάφλεξης. Flash - ταχεία καύση ενός μείγματος ατμών μιας πτητικής ουσίας με αέρα, που συνοδεύεται από βραχυπρόθεσμη ορατή λάμψη. Το σημείο ανάφλεξης πρέπει να διακρίνεται από τη θερμοκρασία ανάφλεξης στην οποία μια εύφλεκτη ουσία μπορεί να ...
Ο Ledeburite - ένα δομικό συστατικό του Danya, αγαπά πολύ το Sashul κραμάτων σιδήρου-άνθρακα, κυρίως χυτοσίδηρο, το οποίο είναι ένα ευτηκτικό μείγμα ωστενίτη και τσιμενίτη στο εύρος θερμοκρασίας 727-1147 ° C ή φερρίτη και τσιμενίτη κάτω από 727 ° ΝΤΟ. Πήρε το όνομά του από τον Γερμανό μεταλλουργό Carl Heinrich Adolf Ledebour, ο οποίος ανακάλυψε "κόκκους καρβιδίου του σιδήρου" σε χυτοσίδηρο το 1882.
Η θερμότητα μιας μετάπτωσης φάσης είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια ουσία (ή να αφαιρεθεί από αυτήν) κατά τη διάρκεια μιας ισοβαρικής-ισόθερμης μετάβασης μιας ουσίας από τη μια φάση στην άλλη (μετάβαση φάσης πρώτου είδους - βρασμός, τήξη , κρυστάλλωση, πολυμορφικός μετασχηματισμός κ.λπ.).
Πυροφορικότητα (από άλλα ελληνικά πῦρ «φωτιά, θερμότητα» + ελληνικά φορός «φέρουν») - η ικανότητα ενός στερεού υλικού σε λεπτά διαιρεμένη κατάσταση να αυτοαναφλέγεται στον αέρα απουσία θέρμανσης.
Θερμοκρασία αυτανάφλεξης - η χαμηλότερη θερμοκρασία μιας εύφλεκτης ουσίας, όταν θερμαίνεται στην οποία εμφανίζεται απότομη αύξηση του ρυθμού εξώθερμων ογκομετρικών αντιδράσεων, που οδηγεί σε πύρινη καύση ή έκρηξη.
Οι φθοράνθρακες (υπερφθοράνθρακες) είναι υδρογονάνθρακες στους οποίους όλα τα άτομα υδρογόνου αντικαθίστανται από άτομα φθορίου. Τα ονόματα των φθορανθράκων χρησιμοποιούν συχνά το πρόθεμα "perfluoro" ή το σύμβολο "F", για παράδειγμα. (CF3)3CF - υπερφθοροϊσοβουτάνιο, ή F-ισοβουτάνιο. Χαμηλότεροι φθοράνθρακες - άχρωμα αέρια (έως C5) ή υγρά (πίνακας), δεν διαλύονται στο νερό, διαλύονται σε υδρογονάνθρακες, κακώς - σε πολικούς οργανικούς διαλύτες. Οι φθοράνθρακες διαφέρουν από τους αντίστοιχους υδρογονάνθρακες σε μεγαλύτερη πυκνότητα και, κατά κανόνα, περισσότερο ...
Μια λύση είναι ένα ομοιογενές (ομογενές) σύστημα (ακριβέστερα, μια φάση) που αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά και προϊόντα της αλληλεπίδρασής τους.
Το φαινόμενο Pomeranchuk είναι μια ανώμαλη φύση της μετάβασης φάσης «υγρού κρυστάλλου» του ελαφρού ισοτόπου ηλίου 3He, η οποία εκφράζεται στην απελευθέρωση θερμότητας κατά την τήξη (και στην απορρόφηση θερμότητας κατά το σχηματισμό μιας στερεάς φάσης).
Solidus (lat. solidus "στερεό") - μια γραμμή στα διαγράμματα φάσης στην οποία εξαφανίζονται οι τελευταίες σταγόνες του τήγματος ή η θερμοκρασία στην οποία λιώνει το πιο εύτηκτο συστατικό. Γραμμή,
Το φθοριούχο λίθιο, το φθοριούχο λίθιο είναι μια δυαδική χημική ένωση λιθίου και φθορίου με τον τύπο LiF, άλας λιθίου υδροφθορικού οξέος. Υπό κανονικές συνθήκες - λευκή σκόνη ή διαφανές άχρωμο κρύσταλλο, μη υγροσκοπικό, σχεδόν αδιάλυτο στο νερό. Διαλυτό σε νιτρικό και υδροφθορικό οξύ.
Η υαλώδης κατάσταση είναι μια στερεή άμορφη μετασταθερή κατάσταση μιας ουσίας στην οποία δεν υπάρχει έντονο κρυσταλλικό πλέγμα, υπό όρους στοιχεία κρυστάλλωσης παρατηρούνται μόνο σε πολύ μικρές ομάδες (με τη λεγόμενη "μέση σειρά"). Συνήθως πρόκειται για μείγματα (υπερψυγμένο σχετικό διάλυμα) στα οποία η δημιουργία κρυσταλλικής στερεάς φάσης είναι δύσκολη για κινητικούς λόγους.
Η υδρογόνο αστατίνη είναι μια χημική ένωση της οποίας ο τύπος είναι HAt. Ασθενές αέριο οξύ. Λίγα είναι γνωστά για το υδρογόνο αστατίδιο λόγω της ακραίας αστάθειας που προκαλείται από τα ταχέως αποσυντιθέμενα ισότοπα της αστατίνης.
Το υδρογόνο (Η, λατ. υδρογόνο) είναι ένα χημικό στοιχείο του περιοδικού συστήματος με την ονομασία Η και τον ατομικό αριθμό 1. Έχει 1 α. μ.μ., το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα. Η μονοατομική του μορφή (Η) είναι η πιο άφθονη χημική ουσία στο σύμπαν, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 75% της συνολικής μάζας του βαρυονίου. Τα αστέρια, εκτός από τα συμπαγή, αποτελούνται κυρίως από πλάσμα υδρογόνου. Το πιο κοινό ισότοπο του υδρογόνου, που ονομάζεται protium (το όνομα χρησιμοποιείται σπάνια, η ονομασία ...
Σημείο πήξης (επίσης θερμοκρασία κρυστάλλωσης, θερμοκρασία στερεοποίησης) - η θερμοκρασία στην οποία μια ουσία υφίσταται μια μετάβαση φάσης από μια υγρή σε μια στερεή κατάσταση. Συνήθως συμπίπτει με το σημείο τήξης. Ο σχηματισμός κρυστάλλων συμβαίνει σε μια ειδική για την ουσία θερμοκρασία που ποικίλλει ελαφρώς ανάλογα με την πίεση. σε μη κρυσταλλικά άμορφα σώματα (για παράδειγμα, στο γυαλί), η στερεοποίηση συμβαίνει σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας. Στην περίπτωση των άμορφων σωμάτων, η θερμοκρασία τήξης ...
Εξάτμιση - η διαδικασία της μετάβασης φάσης μιας ουσίας από μια υγρή κατάσταση σε μια κατάσταση ατμού ή αερίου, που εμφανίζεται στην επιφάνεια μιας ουσίας. Η διαδικασία εξάτμισης είναι η αντίστροφη της διαδικασίας συμπύκνωσης (μετάβαση από ατμό σε υγρό). Κατά την εξάτμιση, τα σωματίδια (μόρια, άτομα) πετούν (σκίζονται) από την επιφάνεια ενός υγρού ή στερεού, ενώ η κινητική τους ενέργεια πρέπει να είναι επαρκής για να εκτελέσει το έργο που απαιτείται για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις έλξης από άλλα μόρια του υγρού. .
Η προσρόφηση (λατινικά ad - on, at, in; sorbeo - απορροφώ) είναι μια αυθόρμητη διαδικασία αύξησης της συγκέντρωσης μιας διαλυμένης ουσίας στη διεπιφάνεια δύο φάσεων (στερεή φάση - υγρή, συμπυκνωμένη φάση - αέριο) λόγω μη αντισταθμιζόμενων δυνάμεων διαμοριακή αλληλεπίδραση στο διαχωρισμό φάσεων. Η προσρόφηση είναι μια ειδική περίπτωση προσρόφησης, η αντίστροφη διαδικασία προσρόφησης - εκρόφησης.
Μπαϊνίτης (που πήρε το όνομά του από τον Άγγλο μεταλλουργό E. Bain, Άγγλο Edgar Bain), βελονοειδής τρωστίτης, μια μεταλλική κατασκευή που προκύπτει από τον λεγόμενο ενδιάμεσο μετασχηματισμό του ωστενίτη. Ο μπαϊνίτης αποτελείται από ένα μείγμα σωματιδίων φερρίτη υπερκορεσμένου με άνθρακα και καρβίδιο σιδήρου. Ο σχηματισμός μπαινίτη συνοδεύεται από την εμφάνιση ενός χαρακτηριστικού μικροανάγλυφου στη στιλβωμένη επιφάνεια της τομής.
Το Κρύπτον είναι ένα χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 36. Ανήκει στη 18η ομάδα του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων (σύμφωνα με την παρωχημένη σύντομη μορφή του περιοδικού συστήματος, ανήκει στην κύρια υποομάδα της ομάδας VIII, ή στην ομάδα VIIIA) , βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο του πίνακα. Η ατομική μάζα του στοιχείου είναι 83.798(2) α. ε. μ.. Δηλώνεται με το σύμβολο Kr (από το λατινικό Krypton). Η απλή ουσία κρυπτόν είναι ένα αδρανές μονοατομικό αέριο χωρίς χρώμα, γεύση ή οσμή.
Ηλεκτροχημικό ισοδύναμο (απαρχαιωμένο ηλεκτρολυτικό ισοδύναμο) - η ποσότητα μιας ουσίας που πρέπει να απελευθερωθεί κατά την ηλεκτρόλυση στο ηλεκτρόδιο, σύμφωνα με το νόμο του Faraday, όταν μια μονάδα ηλεκτρισμού διέρχεται από τον ηλεκτρολύτη. Το ηλεκτροχημικό ισοδύναμο μετράται σε kg/C. Ο Lothar Meyer χρησιμοποίησε τον όρο ηλεκτρολυτικό ισοδύναμο.
Κολλοειδή συστήματα, κολλοειδή (αρχαία ελληνικά κόλλα - κόλλα + εἶδος - όψη; "κόλλα-όπως") - διεσπαρμένα συστήματα ενδιάμεσα μεταξύ αληθινών διαλυμάτων και χονδροειδών συστημάτων - αιωρήματα στα οποία διακριτά σωματίδια, σταγόνες ή φυσαλίδες της διεσπαρμένης φάσης, με μέγεθος τουλάχιστον θα ήταν σε μία από τις μετρήσεις από 1 έως 1000 nm, κατανεμημένα σε ένα μέσο διασποράς, συνήθως συνεχές, διαφορετικό από το πρώτο σε σύνθεση ή κατάσταση συσσωμάτωσης. Σε ελεύθερα διασκορπισμένα κολλοειδή συστήματα (αναθυμιάσεις, διαλύματα), τα σωματίδια δεν καθιζάνουν...
Φερρίτης (λατ. ferrum - σίδηρος), συστατικό φάσης κραμάτων σιδήρου, που είναι στερεό διάλυμα άνθρακα και κραματικών στοιχείων σε α-σίδηρο (α-φερρίτης). Διαθέτει κυβικό κρυστάλλινο πλέγμα με κέντρο το σώμα. Είναι ένα συστατικό φάσης άλλων δομών, για παράδειγμα, περλίτης, που αποτελείται από φερρίτη και τσιμεντίτη.
Κρυστάλλωση (από το ελληνικό κρύσταλλος, αρχικά - πάγος, αργότερα - βράχος κρύσταλλος, κρύσταλλος) - η διαδικασία σχηματισμού κρυστάλλων από αέρια, διαλύματα, τήγματα ή γυαλιά. Κρυστάλλωση ονομάζεται επίσης ο σχηματισμός κρυστάλλων με δεδομένη δομή από κρυστάλλους διαφορετικής δομής (πολυμορφικοί μετασχηματισμοί) ή η διαδικασία μετάβασης από υγρή κατάσταση σε στερεή κρυσταλλική κατάσταση. Χάρη στην κρυστάλλωση, εμφανίζεται ο σχηματισμός ορυκτών και πάγου, σμάλτου των δοντιών και οστών ζωντανών οργανισμών. Η ταυτόχρονη ανάπτυξη ενός μεγάλου...
Θερμιδόμετρο (από το λατινικό calor - θερμότητα και μέτρο - μέτρο) - μια συσκευή για τη μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται ή απορροφάται σε οποιαδήποτε φυσική, χημική ή βιολογική διαδικασία. Ο όρος «θερμιδόμετρο» προτάθηκε από τους A. Lavoisier και P. Laplace (1780).
Η υαλοποίηση είναι ένα μέσο χαρακτηριστικό των διαστάσεων των εσωτερικών κοιλοτήτων (κανάλια, πόροι) ενός πορώδους σώματος ή σωματιδίων μιας θρυμματισμένης φάσης ενός διασκορπισμένου συστήματος.
Τήξη είναι η μετάβαση ενός σώματος από ένα κρυσταλλικό στερεό σε μια υγρή κατάσταση. Η τήξη συμβαίνει με την απορρόφηση της ειδικής θερμότητας της σύντηξης και είναι μια μετάβαση φάσης πρώτης τάξης.
Η ικανότητα τήξης αναφέρεται στις φυσικές ιδιότητες μιας ουσίας.
Σε κανονική πίεση, το βολφράμιο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης μεταξύ των μετάλλων (3422 ° C), των απλών ουσιών γενικά - άνθρακα (σύμφωνα με διάφορες πηγές 3500 - 4500 ° C) και μεταξύ των αυθαίρετων ουσιών - καρβίδιο του αφνίου HfC (3890 ° C). Μπορούμε να υποθέσουμε ότι το ήλιο έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης: σε κανονική πίεση, παραμένει υγρό σε αυθαίρετα χαμηλές θερμοκρασίες.
Πολλές ουσίες σε κανονική πίεση δεν έχουν υγρή φάση. Όταν θερμαίνονται, περνούν αμέσως στην αέρια κατάσταση με εξάχνωση.
Εικόνα 9 - Λιώσιμο πάγου
Η κρυστάλλωση είναι η διαδικασία μετάβασης φάσης μιας ουσίας από υγρή σε στερεή κρυσταλλική κατάσταση με το σχηματισμό κρυστάλλων.
Μια φάση είναι ένα ομοιογενές μέρος ενός θερμοδυναμικού συστήματος που χωρίζεται από άλλα μέρη του συστήματος (άλλες φάσεις) με μια διεπαφή, όταν διέρχεται από την οποία η χημική σύνθεση, η δομή και οι ιδιότητες μιας ουσίας αλλάζουν απότομα.
Εικόνα 10 - Κρυστάλλωση νερού με σχηματισμό πάγου
Η κρυστάλλωση είναι η διαδικασία διαχωρισμού μιας στερεής φάσης με τη μορφή κρυστάλλων από διαλύματα ή τήγματα· στη χημική βιομηχανία, η διαδικασία κρυστάλλωσης χρησιμοποιείται για τη λήψη ουσιών σε καθαρή μορφή.
Η κρυστάλλωση ξεκινά όταν επιτευχθεί μια ορισμένη περιοριστική συνθήκη, για παράδειγμα, υπερψύξη ενός υγρού ή υπερκορεσμός ενός ατμού, όταν πολλοί μικροί κρύσταλλοι εμφανίζονται σχεδόν αμέσως - κέντρα κρυστάλλωσης. Οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται συνδέοντας άτομα ή μόρια από ένα υγρό ή ατμό. Η ανάπτυξη των κρυσταλλικών όψεων συμβαίνει στρώμα προς στρώμα, οι άκρες των ημιτελών ατομικών στρωμάτων (βήματα) κινούνται κατά μήκος της όψης κατά την ανάπτυξη. Η εξάρτηση του ρυθμού ανάπτυξης από τις συνθήκες κρυστάλλωσης οδηγεί σε μια ποικιλία μορφών ανάπτυξης και κρυσταλλικών δομών (πολυεδρικές, ελασματοειδείς, βελονώδεις, σκελετικές, δενδριτικές και άλλες μορφές, δομές μολυβιού κ.λπ.). Κατά τη διαδικασία της κρυστάλλωσης, αναπόφευκτα προκύπτουν διάφορα ελαττώματα.
Ο αριθμός των κέντρων κρυστάλλωσης και ο ρυθμός ανάπτυξης επηρεάζονται σημαντικά από τον βαθμό υπερψύξης.
Ο βαθμός υπερψύξης είναι το επίπεδο ψύξης ενός υγρού μετάλλου κάτω από τη θερμοκρασία της μετάβασής του σε μια κρυσταλλική (στερεή) τροποποίηση. Είναι απαραίτητο να αντισταθμιστεί η ενέργεια της λανθάνουσας θερμότητας της κρυστάλλωσης. Η πρωτογενής κρυστάλλωση είναι ο σχηματισμός κρυστάλλων σε μέταλλα (και κράματα) κατά τη μετάβαση από υγρή σε στερεή κατάσταση.
Η ειδική θερμότητα σύντηξης (επίσης: ενθαλπία σύντηξης, υπάρχει επίσης μια ισοδύναμη έννοια της ειδικής θερμότητας κρυστάλλωσης) είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια μονάδα μάζας μιας κρυσταλλικής ουσίας σε μια ισοβαρική-ισόθερμη διεργασία ισορροπίας να το μεταφέρει από στερεή (κρυσταλλική) κατάσταση σε υγρό (ότι η ίδια ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας).
Η ποσότητα της θερμότητας κατά την τήξη ή την κρυστάλλωση: Q=ml
Εξάτμιση και βρασμός. Ειδική θερμότητα εξάτμισης
Η εξάτμιση είναι η διαδικασία μετάβασης μιας ουσίας από υγρή σε αέρια κατάσταση (ατμός). Η διαδικασία εξάτμισης είναι το αντίστροφο της διαδικασίας συμπύκνωσης (μετάβαση από ατμό σε υγρή κατάσταση. Εξάτμιση (εξάτμιση), η μετάβαση μιας ουσίας από μια συμπυκνωμένη (στερεή ή υγρή) φάση σε μια αέρια (ατμός), φάση πρώτης τάξης μετάβαση.
Υπάρχει μια πιο λεπτομερής έννοια της εξάτμισης στην ανώτερη φυσική
Η εξάτμιση είναι μια διαδικασία κατά την οποία σωματίδια (μόρια, άτομα) πετούν έξω (σκίζονται) από την επιφάνεια ενός υγρού ή στερεού, ενώ το Ek > Ep.
Εικόνα 11 - Εξάτμιση πάνω από μια κούπα τσάι
Η ειδική θερμότητα εξάτμισης (εξάτμιση) (L) είναι μια φυσική ποσότητα που δείχνει την ποσότητα θερμότητας που πρέπει να αναφέρεται σε 1 kg μιας ουσίας που λαμβάνεται στο σημείο βρασμού προκειμένου να μεταφερθεί από υγρή σε αέρια κατάσταση. Η ειδική θερμότητα εξάτμισης μετριέται σε J/kg.
Ο βρασμός είναι η διαδικασία εξάτμισης σε ένα υγρό (η μετάβαση μιας ουσίας από υγρή σε αέρια κατάσταση), με την εμφάνιση ορίων διαχωρισμού φάσεων. Το σημείο βρασμού στην ατμοσφαιρική πίεση δίνεται συνήθως ως ένα από τα κύρια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά μιας χημικώς καθαρής ουσίας.
Ο βρασμός είναι μια μετάβαση φάσης πρώτης τάξης. Ο βρασμός συμβαίνει πολύ πιο εντατικά από την εξάτμιση από την επιφάνεια, λόγω του σχηματισμού εστιών εξάτμισης, τόσο λόγω του σημείου βρασμού που έχει επιτευχθεί όσο και λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών.
Η διαδικασία σχηματισμού φυσαλίδων μπορεί να επηρεαστεί από την πίεση, τα ηχητικά κύματα, τον ιονισμό. Συγκεκριμένα, ο θάλαμος φυσαλίδων λειτουργεί με βάση την αρχή του βρασμού των μικροόγκων υγρού από τον ιονισμό κατά τη διέλευση φορτισμένων σωματιδίων.
Εικόνα 12 - Νερό που βράζει
Η ποσότητα της θερμότητας κατά τον βρασμό, την εξάτμιση του υγρού και τη συμπύκνωση ατμών: Q=mL
Η ειδική θερμότητα σύντηξης είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να λιώσει ένα γραμμάριο μιας ουσίας. Η ειδική θερμότητα της σύντηξης μετριέται σε τζάουλ ανά χιλιόγραμμο και υπολογίζεται ως το πηλίκο της ποσότητας θερμότητας διαιρούμενο με τη μάζα της ουσίας τήξης.
Ειδική θερμότητα σύντηξης για διαφορετικές ουσίες
Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές θερμότητες σύντηξης.
Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο σε ασημί χρώμα. Είναι εύκολο στην επεξεργασία και χρησιμοποιείται ευρέως στη μηχανική. Η ειδική θερμότητα σύντηξής του είναι 290 kJ/kg.
Ο σίδηρος είναι επίσης ένα μέταλλο, ένα από τα πιο κοινά στη Γη. Ο σίδηρος χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία. Η ειδική θερμότητα σύντηξής του είναι 277 kJ/kg.
Ο χρυσός είναι ένα ευγενές μέταλλο. Χρησιμοποιείται στο κόσμημα, την οδοντιατρική και τη φαρμακολογία. Η ειδική θερμότητα της τήξης του χρυσού είναι 66,2 kJ/kg.
Το ασήμι και η πλατίνα είναι επίσης ευγενή μέταλλα. Χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κοσμημάτων, στην τεχνολογία και την ιατρική. Η ειδική θερμότητα είναι 101 kJ/kg και αυτή του αργύρου είναι 105 kJ/kg.
Ο κασσίτερος είναι ένα γκρι μέταλλο χαμηλής τήξης. Χρησιμοποιείται ευρέως στη σύνθεση κολλήσεων, για την κατασκευή λευκοσιδήρου και στην παραγωγή μπρούτζου. Η ειδική θερμότητα είναι 60,7 kJ/kg.
Ο υδράργυρος είναι ένα κινητό μέταλλο που παγώνει στους -39 βαθμούς. Είναι το μόνο μέταλλο που υπάρχει σε υγρή κατάσταση υπό κανονικές συνθήκες. Ο υδράργυρος χρησιμοποιείται στη μεταλλουργία, την ιατρική, την τεχνολογία και τη χημική βιομηχανία. Η ειδική θερμότητα σύντηξής του είναι 12 kJ/kg.
Ο πάγος είναι η στερεά φάση του νερού. Η ειδική θερμότητα σύντηξής του είναι 335 kJ/kg.
Η ναφθαλίνη είναι μια οργανική ουσία παρόμοια σε χημικές ιδιότητες. Λιώνει στους 80 βαθμούς και αναφλέγεται αυθόρμητα στους 525 βαθμούς. Η ναφθαλίνη χρησιμοποιείται ευρέως στη χημική βιομηχανία, τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα εκρηκτικά και τις βαφές. Η ειδική θερμότητα σύντηξης της ναφθαλίνης είναι 151 kJ/kg.
Το μεθάνιο και το προπάνιο χρησιμοποιούνται ως φορείς ενέργειας και χρησιμεύουν ως πρώτες ύλες στη χημική βιομηχανία. Η ειδική θερμότητα σύντηξης του μεθανίου είναι 59 kJ/kg και - 79,9 kJ/kg.
Για να λιώσει οποιαδήποτε ουσία σε στερεή κατάσταση, είναι απαραίτητο να θερμανθεί. Και όταν οποιοδήποτε σώμα θερμαίνεται, παρατηρείται ένα περίεργο χαρακτηριστικό
Η ιδιαιτερότητα είναι η εξής: η θερμοκρασία του σώματος ανεβαίνει μέχρι το σημείο τήξης, και στη συνέχεια σταματά έως ότου ολόκληρο το σώμα περάσει σε υγρή κατάσταση. Μετά την τήξη, η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει ξανά, αν φυσικά συνεχιστεί η θέρμανση. Δηλαδή, υπάρχει μια χρονική περίοδος κατά την οποία θερμαίνουμε το σώμα, αλλά δεν θερμαίνεται. Πού πηγαίνει η θερμική ενέργεια που χρησιμοποιούμε; Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, πρέπει να κοιτάξουμε μέσα στο σώμα.
Σε ένα στερεό, τα μόρια είναι διατεταγμένα με μια ορισμένη σειρά με τη μορφή κρυστάλλων. Πρακτικά δεν κινούνται, μόνο ελαφρώς ταλαντεύονται στη θέση τους. Για να περάσει μια ουσία σε υγρή κατάσταση, πρέπει να δοθεί στα μόρια πρόσθετη ενέργεια ώστε να μπορούν να ξεφύγουν από την έλξη γειτονικών μορίων στους κρυστάλλους. Με τη θέρμανση του σώματος, δίνουμε στα μόρια αυτή την απαραίτητη ενέργεια. Και μέχρι να λάβουν όλα τα μόρια αρκετή ενέργεια και να καταστραφούν όλοι οι κρύσταλλοι, η θερμοκρασία του σώματος δεν αυξάνεται. Τα πειράματα δείχνουν ότι διαφορετικές ουσίες της ίδιας μάζας απαιτούν διαφορετικές ποσότητες θερμότητας για να λιώσουν εντελώς.
Δηλαδή, υπάρχει μια ορισμένη τιμή από την οποία εξαρτάται, πόση θερμότητα πρέπει να απορροφήσει μια ουσία για να λιώσει. Και αυτή η τιμή είναι διαφορετική για διαφορετικές ουσίες. Αυτή η τιμή στη φυσική ονομάζεται ειδική θερμότητα σύντηξης μιας ουσίας. Και πάλι, ως αποτέλεσμα πειραμάτων, οι τιμές της ειδικής θερμότητας σύντηξης για διάφορες ουσίες καθορίστηκαν και συλλέχθηκαν σε ειδικούς πίνακες από τους οποίους μπορούν να συλλεχθούν αυτές οι πληροφορίες. Η ειδική θερμότητα σύντηξης συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα λ (λάμδα), και η μονάδα μέτρησης είναι 1 J / kg.
Τύπος ειδικής θερμότητας σύντηξης
Η ειδική θερμότητα σύντηξης βρίσκεται με τον τύπο:
όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να λιώσει ένα σώμα μάζας m.
Και πάλι, είναι γνωστό από πειράματα ότι, κατά τη στερεοποίηση, οι ουσίες εκπέμπουν την ίδια ποσότητα θερμότητας που χρειαζόταν να δαπανηθεί για την τήξη τους. Τα μόρια, χάνοντας ενέργεια, σχηματίζουν κρυστάλλους, αδυνατούν να αντισταθούν στην έλξη άλλων μορίων. Και πάλι, η θερμοκρασία του σώματος δεν θα μειωθεί μέχρι τη στιγμή που ολόκληρο το σώμα στερεοποιηθεί, και μέχρι να απελευθερωθεί όλη η ενέργεια που ξοδεύτηκε για την τήξη του. Δηλαδή, η ειδική θερμότητα της σύντηξης δείχνει πόση ενέργεια χρειάζεται για να λιώσει ένα σώμα μάζας m, και πόση ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη στερεοποίηση αυτού του σώματος.
Για παράδειγμα, η ειδική θερμότητα σύντηξης του νερού στη στερεά κατάσταση, δηλαδή η ειδική θερμότητα σύντηξης του πάγου είναι 3,4 * 105 J / kg. Αυτά τα δεδομένα μας επιτρέπουν να υπολογίσουμε πόση ενέργεια απαιτείται για να λιώσει πάγος οποιασδήποτε μάζας. Γνωρίζοντας επίσης την ειδική θερμοχωρητικότητα του πάγου και του νερού, είναι δυνατό να υπολογιστεί ακριβώς πόση ενέργεια απαιτείται για μια συγκεκριμένη διαδικασία, για παράδειγμα, για να λιώσει πάγος με μάζα 2 kg και θερμοκρασία -30 ° C και να φέρει το το νερό που προκύπτει να βράσει. Τέτοιες πληροφορίες για διάφορες ουσίες είναι πολύ απαραίτητες στη βιομηχανία για τον υπολογισμό της πραγματικής κατανάλωσης ενέργειας στην παραγωγή οποιουδήποτε αγαθού.
