Плавлення та кристалізація

Домашнє завдання. Знати теоретичний матеріал §§ 11, 12, Вправа №№ 11(2),12(1).

Основні питання

1. Плавлення.

2. Температура плавлення.

3. Кристалізація.

4. Графік процесу плавлення та кристалізації.

5. Питома теплота плавлення речовини.

6. Кількість теплоти, яка необхідна для плавлення речовини або виділяється під час її кристалізації.

Плавлення — це процес переходу речовини з твердого стану в рідкий.

Усі кристалічні речовини починають плавитися після досягнення ними певної (власної для кожної речовини) температури; у процесі плавлення температура речовини не змінюється.

Температура плавлення — це температура, за якої тверда кристалічна речовина плавиться, тобто переходить у рідкий стан.

Кристалізація — це процес переходу речовини з рідкого стану у твердий кристалічний.

Процес кристалізації починається тільки після охолодження рідини до певної для цієї рідини температури; під час кристалізації температура речовини не змінюється; температура кристалізації речовини дорівнює температурі її плавлення.

• Кількість теплоти, яка потрібна для плавлення тіла, залежить від його маси, від роду речовини, з якої виготовлено тіло.

• Питома теплота плавлення — фізична величина, що характеризує певну речовину й дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати твердій кристалічній речовині масою 1 кг, щоб за температури плавлення повністю перетворити її на рідину.

• Питома теплота плавлення льоду λ=332кДж/кг.

Це означає: щоб розплавити 1 кг льоду, що перебуває за температури плавлення (0 °С), слід передати йому 332 кілоджоулі теплоти. Така сама кількість теплоти (332 кДж) виділіться й під час кристалізації 1 кг води. Тобто за температури 0 °С внутрішня енергія 1 кг води більша за внутрішню енергію 1 кг льоду на 332 кДж.

• Кількість теплоти, яка необхідна для плавлення речовини або виділяється під час її кристалізації

Щоб обчислити кількість теплоти, необхідну для плавлення кристалічної речовини, узятої за температури плавлення, потрібно питому теплоту плавлення цієї речовини помножити на її масу:

Q = λm

Q — кількість теплоти, яку поглинає тверда кристалічна речовина;

λ — питома теплота плавлення;

m — маса речовини.

1. Чому лід не відразу починає танути, якщо його внести з морозу в нагріту кімнату?

Температура танення льоду 0 °С. Тому, щоб сніг почав танути, він повинен нагрітися до 0 ° С.

2. Чому утворюються крижані бурульки і коли вони утворюються — у відлигу чи, навпаки, в мороз?

У сонячний, морозний день.

Щоб могли утворитися крижані бурульки, потрібно в один і той же час мати дві температури: для танення - вище нуля і для замерзання - нижче нуля.

Насправді так і є: сніг на схилі даху тане, тому що сонячні промені нагрівають його до температури вище нуля, а стікаючі краплі води біля краю даху замерзають, тому що тут температура нижча за нуль.

3. Чому обшивку космічних кораблів та ракет роблять з тугоплавких металів?

Оболонки космічних кораблів і ракет роблять з тугоплавких металів, тому що, рухаючись з великою швидкістю в щільних шарах атмосфери, вони нагріваються до високих температур і могли б розплавитися.

4. Чому шматочок свинцю можна розплавити в сталевій ложці, а шматочок сталі у свинцевій — не можна?

Шматочок свинцю можна розплавити в сталевій ложці, а шматочок сталі у свинцевій — не можна, так як температура плавлення свинцю - 327 °С, сталі – 1400 °С.

5. Температура плавлення сталі 1400 °С. При згорянні пороху в каналі ствола гармати температура досягає 3600 °С. Чому ствол гармати не плавиться при пострілі?

Ствол гармати не плавиться, так як маса пороху, яка згорає невелика і кількості теплоти, що виділяється при їх згорянні недостатньо, щоб нагріти масивний ствол до температури плавлення. Крім того відбувається постійний теплообмін між стволом гармати і навколишнім середовищем.

6. При проведенні експерименту окремо нагрівали до 1000 °С алюміній, залізо, мідь, цинк, сталь, срібло і золото. В якому стані - рідкому або твердому - перебували ці метали при вказаній температурі?

Всі перераховані речовини мають наступні температури плавлення: залізо 1535 °С; мідь 1087 °С; цинк 420 °С; сталь 1400 °С; срібло 962 °С; золото 1065 °С. Отже при температурі 1000 °С в рідкому стані будуть цинк і срібло. Всі інші метали будуть перебувати в твердому стані.

7. Яка кількість теплоти виділяється в навколишнє середовище при кристалізації 200 г свинцю, взятого при температурі плавлення?

Q = λm

Q = 25000 Дж/кг х 0,2 кг = 5000 Дж

Чому взимку при тривалих стоянках виливають воду з радіатора автомобіля?

При сильних морозах для відновлення гладкості льоду каток заливають гарячою водою. Чому?

Вправа №12(1).