Текущая версия на 16:39, 1 июля 2012

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 8 клас>> Плавлення і кристалізація твердих тіл. Температура плавлення. Питома теплота плавлення

Як відомо, усі тіла за певних умов перебувають у цілком визначеному агрегатному стані - твердому, рідкому чи газоподібному. За звичайних умов деревина, граніт, залізо та інші метали — це тверді тіла; вода, бензин, ацетон — це рідини; повітря, метан, кисень — гази. Разом з тим зміна фізичних умов, зокрема температури, може спричинити якісні перетворення їхніх властивостей: тверді тіла можуть стати рідинами, а рідини утворити газоподібну пару; і навпаки, гази можуть бути скраплені, а рідини затверднути.
Ці перетворення відбуваються внаслідок теплопередачі, яка спричиняє зміни внутрішньої енергії тіл. Якщо, наприклад, твердому тілу надавати теплоту, його температура поступово підвищуватиметься, а згодом, з досягненням певної температури, воно почне плавитися. Тепловий процес, під час якого тверде тіло переходить у рідкий стан, називається плавленням.
 
Плавлення відбувається по-різному у кристалічних і аморфних тіл. У кристалічних тіл, структура яких має чіткий порядок розміщення атомів і молекул, плавлення починається при досягненні певної температури, яка називається температурою плавлення. В аморфних тіл фіксованої температури плавлення немає. Речовини мають різну температуру плавлення. Наприклад, за нормальних умов для вольфраму вона дорівнює 3387 °С, для сталі вона становить 1300-1500 °С, а ртуть плавиться при -39 °С.

Лід, що плаває у воді при 0 °С, буде танути лише за умови надання йому певної кількості теплоти, наприклад, якщо температура повітря вища і тоді відбувається теплообмін.

Плавлення відбувається обов'язково з поглинанням теплоти. Якщо не надавати її тілу, процес плавлення припиниться. Це пояснюється тим, що для послаблення взаємодії між атомами і молекулами в твердому тілі, яка утримує їх у зв'язаному стані, потрібна додаткова енергія, спроможна зруйнувати таке їх упорядковане розміщення. Завдяки теплопередачі така енергія може надходити до тіла і воно почне поступово плавитися. Під час цього процесу температура тіла не змінюється, оскільки вся енергія йде на руйнування зв'язків між атомами і молекулами.
Оскільки у різних речовин атоми і молекули взаємодіють з неоднаковою силою, то для їх плавлення потрібна різна кількість теплоти. Тому для характеристики енергетичних затрат, пов'язаних із переходом речовини з твердого стану в рідкий, вводять фізичну величину, яка називається питомою теплотою плавлення. Це фізична величина (позначається λ), що дорівнює кількості теплоти, необхідної для перетворення
1 кг речовини із твердого стану в рідкий за температури плавлення. Вона вимірюється в джоулях на кілограм.
Наприклад,  питома теплота плавлення льоду дорівнює 332 кДЖ/кг. Це означає, що для того, щоб розстанув 1 кг льоду при О ⁰С, йому потрібно надати 332 кДЖ теплоти.
 
Задача 1.

Яка потрібна кількість теплоти, щоб розплавити 2 τ чавуну за температури плавлення? Скільки кам'яного вугілля треба спалити, якщо вся енергія палива піде на плавлення чавуну?

Перехід речовини з твердого стану в рідкий відбувається внаслідок передачі тілу певної кількості теплоти. Зворотний процес — перехід із рідкого стану в твердий — відбуватиметься за умови, якщо рідина втрачатиме енергію, наприклад внаслідок охолодження. Процес переходу рідин у твердий стан називається твердненням.
Якщо під час плавлення тверде тіло поглинає енергію, то під час кристалізації навпаки, - рідина віддає частину енергії. Як і у випадку плавлення, для характеристики цього процесу вводять поняття питомої теплоти кристалізації. її фізичний зміст такий самий, як і питомої теплоти плавлення: це кількість теплоти, необхідна для перетворення 1 кг речовини з рідкого стану в твердий за температури кристалізації. Отже, кількість теплоти, яка виділяється внаслідок кристалізації, визначається як добуток питомої теплоти кристалізації і маси тіла:
Q_кp = λη.
 

Для перетворення 1 кг речовини із твердого стану в рідкий або навпаки — з рідкого в твердий потрібна однакова  кількість теплоти.
 
Встановлено, що кристалізація відбувається при тій самій температурі, за якої дана речовина плавиться. Так, спирт кристалізується при -115 °С, бензин при -60 °С, олія при -16 °С. До того ж питома теплота плавлення і питома теплота кристалізації мають однакові значення.

Задача 2.

Яку кількість теплоти треба відібрати у води при 0 °С, щоб утворилося 5 кг льоду?

Фізика. 8 клас. Коршак Є.В., Ляшенко О.І., Савченко В.Ф.

Вислано читачами з інтернет-сайту

_{Збірка конспектів уроків по всім класами, реферати з фізики 8 класу, книги та підручники згідно каленадарного плануванння з фізики}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.