Плавлення та кристалізація

У природі речовини можуть перебувати у трьох основних агрегатних станах:

• твердому,

• рідкому,

• газоподібному.

Перехід речовини з одного агрегатного стану в інший відбувається під час нагрівання або охолодження і називається тепловим процесом.

Будова твердих і рідких тіл

🔹 Тверді тіла

• Частинки (атоми, молекули) розташовані дуже близько одна до одної.

• Вони коливаються біля певних положень рівноваги.

• Для кристалічних тіл характерна кристалічна ґратка — впорядковане розташування частинок.

🔹 Рідини

• Частинки розміщені близько, але не мають фіксованих положень.

• Можуть переміщуватися одна відносно одної.

• Рідина зберігає об’єм, але не форму.

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

Умови плавлення

Плавлення відбувається, коли:

• тіло нагрівають;

• температура досягає температури плавлення.

Температура плавлення

Температура плавлення — це температура, за якої тверда речовина починає переходити в рідкий стан.

Для кожної речовини вона різна, але стала за однакових умов.

Приклади:

• лід — 0 °C

• парафін — ≈ 55 °C

• алюміній — 660 °C

• залізо — 1539 °C

🔹 Особливості процесу плавлення

Під час плавлення:

• речовина поглинає теплоту;

• температура не змінюється, доки не розплавиться вся речовина;

• енергія витрачається на руйнування кристалічної ґратки, а не на підвищення температури;

• внутрішня енергія речовини збільшується.

🔹 Пояснення на прикладі льоду

Коли лід нагрівають:

1. Його температура підвищується до 0 °C.

2. При 0 °C лід починає танути.

3. Температура залишається сталою, поки весь лід не перетвориться на воду.

4. Після повного плавлення температура води починає зростати.

Кристалізація

Кристалізація — це процес переходу речовини з рідкого стану в твердий.

Це зворотний процес до плавлення.

Умови кристалізації

Кристалізація відбувається, коли:

• рідину охолоджують;

• температура знижується до температури кристалізації.

🔹 Температура кристалізації

Температура кристалізації — це температура, за якої рідина починає тверднути.

📌 Для чистих речовин:

Температура кристалізації = температурі плавлення

Наприклад, вода кристалізується (замерзає) при 0 °C.

🔹 Особливості процесу кристалізації

Під час кристалізації:

• речовина віддає теплоту;

• температура не змінюється протягом усього процесу;

• частинки впорядковуються та утворюють кристалічну ґратку;

• внутрішня енергія зменшується.

Питома теплота плавлення

Питома теплота плавлення — це фізична величина, яка показує, яку кількість теплоти потрібно надати 1 кг речовини, щоб перевести її з твердого стану в рідкий за температури плавлення.

Позначається: λ (лямбда)
Одиниця в СІ: Дж/кг

🔹 Формула кількості теплоти плавлення

Q=λm

де:

• Q — кількість теплоти,

• λ ( лямбда) — питома теплота плавлення,

• m — маса речовини.

Графік плавлення та кристалізації

Під час нагрівання твердого тіла:

• температура зростає;

• на етапі плавлення утворюється горизонтальна ділянка графіка — температура стала.

Під час охолодження рідини:

• температура зменшується;

• на етапі кристалізації температура залишається сталою.

Кристалічні та аморфні тіла

🔹 Кристалічні тіла

• мають чітку температуру плавлення;

• мають впорядковану будову;

• приклади: кухонна сіль, лід, метали.

🔹 Аморфні тіла

• не мають чіткої температури плавлення;

• поступово розм’якшуються;

• приклади: скло, пластмаса, смола.

Значення процесів плавлення і кристалізації

Ці процеси широко використовуються:

• у металургії;

• у харчовій промисловості;

• у побуті (заморожування, приготування їжі);

• у природі (кругообіг води).

Яка кількість теплоти виділиться якщо розплавити 800 г алюмінію взятого за температури плавлення.