De ce în temperatura de topire nu variază

Știm cu toții de la școală curs de fizica, că o schimbare în substanța stării sale de agregare a unei tranziții de fază. Substanța în stare solidă poate merge direct într-un gaz. De exemplu, atunci când temperatura de gheata uscata (dioxid de carbon solid, CO2) se ridică, se transformă în gaz. Acest proces este numit sublimare sau sublimare.

Dar apar cele mai multe alte procese. De exemplu, atunci când apa este înghețată din stare lichidă trece în solid (cristalizare). Când pietrele sunt topite în lava din solide sunt transformate într-un lichid (topire). Când apa fierbe în fierbător, devine gaz lichid (evaporare si fierbere). În timp ce substanța în cauză în insumarea răpire sau căldură suplimentară într-o nouă stare - lichidă, solidă sau gazoasă, nu se schimba temperatura. De ce se întâmplă acest lucru?

răspuns scurt. Pentru că toată energia termică de intrare se duce la legături între moleculele de distrugere ale substanței (în cazul topirii - distrugerea rețelei cristaline, în cazul de fierbere - pentru a depăși forțele de molecule de atracție intermoleculare și acoperi în afara fluidului). Invers, atunci când tranziția de fază inversă (condensare și cristalizare) Temperatura nu este redusă, deoarece formarea de legături între moleculele de materie.

O explicație detaliată a motivelor temperaturii în timpul topirii nu se schimba

Imaginați-vă că bea în liniște limonada (care are aproximativ aceeași capacitate de căldură ca apa obișnuită). Acest limonadă bucăți de gheață plutitoare. Temperatura acestei jumătate limonadă, jumătate amestec de gheață este aproape zero grade Celsius. În timp ce țineți în mâinile tale de sticlă și observați ce se întâmplă în procesul de ea, gheața începe să se topească, dar nu și conținutul containerului este încălzit până când gheața sa topit în ea.

Întrebare. De ce nu schimba temperatura din topirea? Energia termică provenită din mediul înconjurător, gheața să se topească, fără încălzirea amestecului ca întreg. Are această ecuație pentru a calcula cantitatea de energie termică (în cazul în care - cantitatea de căldură - masa probei; - o schimbare a temperaturii) inutil? Nu la toate - doar înseamnă că nu se aplică o tranziție de fază.

Se poate construi un grafic al temperaturii substanței asupra cantității de căldură transmisă. De exemplu, în Fig. 1 este un grafic al tranzițiilor de fază de gheață, din congelator. Lotul corespunde încălzi porțiunea de gheață - topirea gheții plot - încălzirea porțiunii rezultată apă - plot apă clocotită - abur de încălzire obținut.

Fig. 1. Diagrama H2 tranziții 0 fază.

După cum se poate observa, curba este de obicei crescută, adică creșterea căldurii duce la o creștere a temperaturii. Cu toate acestea, curba se execută orizontal la tranzițiile (la temperaturi și), deoarece o schimbare a stării necesită substanțe energetice. După ce tranziția este completă, temperatura începe să crească din nou.

Să ne imaginăm că ați luat o pungă de gheață și a pus-o pe aragaz. Înainte era temperatura gheții sub punctul de îngheț al apei, de exemplu -5 ° C Dar, la placa, ea a început să se schimbe. Deși tranziția de fază nu se produce, crește temperatura gheții liniar cu creșterea cantității de căldură Rezumând, unde c = 2100 J / (kg⋅ ° C) - capacitatea termică specifică de gheață.

Când gheața atinge o temperatură t1 = 0 ° C, devine prea cald pentru a rămâne în stare solidă, și începe să se topească, tranziția de fază de testare (curba aliniate în grafic). Acest proces - distrugerea gheții rețelei de cristal - are nevoie de energie, care este generată de sursa de căldură. De aceea, la punctul de topire nu se schimbă.

Vizionarea punga pe aragaz de ceva timp, observați că toată gheața în cele din urmă se topește. Pe măsură ce placa continuă să producă energie termică, temperatura crește. În cele din urmă se pare bule. „Ah - crezi că - încă o tranziție de fază.“ Da, este. Apa devine fierbinte și temperatura t2 = 100 ° C fierbere. Punga astfel începe să se umfle.

Măsurați temperatura apei. Surprinzător, în timp ce apa fierbe, temperatura este, de asemenea, nu sa schimbat. Din nou, pentru a finaliza tranziția - de la lichid la starea gazoasă - necesită o anumită cantitate de căldură.

Ce se întâmplă în continuare, atunci când sacul este extins la dimensiuni inimaginabile? Este mai bine să nu pentru a verifica, deoarece punga poate exploda și vă pasteurizate cu abur fierbinte și apă clocotită.