Molekulafizika 1

Az átmenet a szilárd anyag folyékony kristályos állapotot nevezik olvadási. Hogy olvad a szilárd kristályos test, meg kell melegíteni, hogy egy bizonyos hőmérséklet, T. E. Sum hőt. A hőmérséklet, amelynél a megolvasztott anyagot nevezzük az anyag olvadáspontja.

A fordított folyamat - az átmenet a folyadék szilárd állapotban - Alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe, azaz, hő eltávolítjuk ... Az átmenet a folyadék szilárd nevezzük szilárdulási és kristályosodási. A hőmérséklet, amelynél az anyag kristályosodik, az úgynevezett kristályosodási hőmérsékletét.

A tapasztalat azt mutatja, hogy bármilyen anyag kristályosodik, és megolvad ugyanazon a hőmérsékleten.

Az ábra egy olyan grafikon, a kristályos testhőmérséklet (ICE) a melegítési idő (a pont-pont D) és a hűtési idő (a D pont a K pont). Rajta, a vízszintes tengely az időt és a vertikális - hőmérsékletet.

A grafikon azt mutatja, hogy a folyamat kezdődött a megfigyelési pont, ahol a jég hőmérséklete -40 ° C-on, vagy, amint azt mondjuk, a hőmérsékletet a kezdeti Tstart = -40 ° C (A pont a grafikon). A további melegítés a jég hőmérséklete emelkedik (a grafikon az a terület, AB). A hőmérséklet-növekedés következik be, hogy 0 ° C - az olvadáspontja jég. A 0 ° C-on a jég olvadni kezd, és hőmérséklete megszűnik emelkedik. A teljes fúziós időszak (azaz, amíg a jég el nem olvad) a jég hőmérséklete nem változik, bár az égő folytatódik égő, hő, ezért szállítják. Az olvadási folyamat megfelel a vízszintes szakasz a nap grafika. Csak miután a jég elolvad, és kapcsolja be a víz. a hőmérséklet emelkedni kezd újra (CD szakasz). Ha a víz hőmérséklete eléri a + 40 ° C-on, majd a reakciót egy égő, és a víz elkezd lehűlni, t. E. fűtést eltávolítjuk (ez lehet egy konténer elhelyezett vizet egy másik nagyobb edényben jég). A víz hőmérséklete csökkenni kezd (rész DE). Amikor a hőmérséklet eléri a 0 ° C-on a víz hőmérséklete megszűnik csökken, annak ellenére, hogy a hő még hozzárendelve. Ez a kristályosodás folyamata a víz - jég (vízszintes részét EF). Amíg az összes víz fordul a jég, a hőmérséklet nem változik. Csak akkor kezd csökkenni jég hőmérsékletén (FK rész).

Tekintettel a grafikonok magyarázata a következő. A cselekmény a hőbevitel miatt AB átlagos kinetikus energiája molekulák jég növekszik, és annak a hőmérséklet-emelkedést. Az egész részét a nap kapott energia a lombik tartalmát, költenek megsemmisítésére a kristályrács a jég: rendezett térbeli elrendezése a molekulák rendezetlen helyébe, közötti távolság változtatásával a molekulák, azaz molekuláris átrendeződés következik be úgy, hogy az anyag folyékonnyá válik. Az átlagos kinetikus energiája a molekulák nem változik, ezért változatlan marad, és a hőmérséklet. További növekedést olvadt jeges víz hőmérsékletén (a rész CD) növekedését jelenti a kinetikus energia a víz molekuláit a hőbevitel égő.

Lehűtés után vizet (részét DE) az energia azt mutatja, a vízmolekulák mozog kisebb sebességgel, az átlagos kinetikus energiája a cseppek - a hőmérséklet csökken, a víz lehűtjük. A 0 ° C-on (vízszintes részét EF) molekulák kezdenek sorban egy adott sorrendben, hogy kialakítsuk a kristályrácsban. Amíg a folyamat befejeződött, a hőmérséklet az anyag nem változik, annak ellenére, hogy a hulladék hőt, ami azt jelenti, hogy a keményedés folyadék (víz) energia szabadul fel. Ez pontosan az a energia elfogyasztott a jég, fordult egy folyékony (szegmens BC). A belső energia a folyadék nagyobb, mint a szilárd. Az ömlesztés (és kristályosítás), a belső energia a test hirtelen nagymértékben megváltozik.

A fémek megolvadnak feletti hőmérsékleten 1650 ° C-on, az úgynevezett tűzálló (titán, króm. Molibdén és mások.). A legmagasabb olvadási hőmérséklete köztük a volfrám - 3400 ° C-on Tűzálló fémek és vegyületeik használnak például hőálló anyagok repülőgépek, Űrrakéta mérnöki, nukleáris technika.

Hangsúlyozzuk ismét, hogy az olvasztó anyag elnyeli az energiát. A kristályosodás belőle, éppen ellenkezőleg, ez ad, hogy a környezetet. Hogy egy bizonyos mennyiségű hő szabadul fel, kristályosítás, a közeg melegítjük. Köztudott, hogy sok madár. Ezért is látható a téli hidegben ül a jégen, amely magában foglalja a folyó és a tó. Miatt az energia felszabadítását a jégképződés levegő néhány fokkal melegebb van, mint az erdőben a fák között, és a madarak használni.

Olvadás amorf anyagok.

A jelenléte egy adott olvadáspontja - ez egy fontos jellemzője, kristályos anyag. Ez ami alapján könnyen meg lehet különböztetni az amorf szilárd anyagok, amelyeket más néven szilárd. Ezek közé tartozik különösen, üveg, nagyon viszkózus gyanta műanyag.

Amorf anyag (szemben a kristályos) már nincs határozott olvadáspontja - nem olvadnak és tompítsa. Amikor fűtött üveg munkadarab, például egy szilárd anyag először válik puha, könnyen meg lehet hajlítani, vagy feszített; Magasabb hőmérsékleten a darab kezd alakot a saját súlyát. Mivel fűtési vastag viszkózus masszává alakját veszi fel az edényt, amelyben fekszik. Ez a tömeg az első vastag, mint a méz, akkor - tejfölt és végül válik majdnem ugyanaz kis viszkozitású folyadékot, mint a víz. Azonban, ezek a specifikus szilárd-állapot átmenet a folyadék hőmérséklete nem lehetséges, mert nem létezik.

Ennek oka rejlik a gyökeres különbség a szerkezet amorf szilárd anyagoknak a kristályszerkezetét. Atomok, amorf testek vannak elrendezve véletlenszerűen. Amorf test szerkezetében hasonlít a folyadék. Már a szilárd üveg atomok véletlenszerűen vannak elrendezve. Így az üveg hőmérséklet-emelkedés csak növeli a ingadozása a molekulák, így azok fokozatosan egyre nagyobb és nagyobb mozgásszabadságot biztosít. Ezért, az üveg meglágyul fokozatosan, és nem mutat ugrásszerű átmenetet „szilárd-folyadék”, jellemzője az átmenet a elrendezése molekulák szigorú érdekében a kaotikus.

A fúziós hő.

A fúziós hő - a hőmennyiség korlátozza, amelyet be kell jelenteni anyag állandó nyomáson és állandó hőmérséklete megegyezik az olvadási hőmérsékletet, hogy teljesen átalakítani azt egy szilárd állapotból folyadék kristályos állapotban. A fúziós hő egyenlő a hőmennyiséget. szabadul a kristályosodás során az anyag folyékony állapotban. Olvasztásával az egész szállított hő egy anyag növeli a potenciális energia a molekulák. A mozgási energia nem változik, mivel olvadás zajlik állandó hőmérsékleten.

Tanulás kísérletileg olvadó különböző anyagok azonos tömegű, lehetséges, hogy vegye figyelembe, hogy ezek átalakítását folyékony igényel különböző mennyiségű hőt. Például, annak érdekében, hogy olvad egy kilogramm jég, 332 kell fordított joule energiát, és olvadni 1 kg ólom - 25 kJ.

Fizikai mennyiség. mutatja a hőmennyiséget szükséges tájékoztatni a kristályos testtömeg 1 kg. hogy teljesen az olvadási hőmérséklet át egy folyékony állapotban, ez az úgynevezett fajhője olvadás.

A fajhője ömlesztés mért joule per kilogramm (J / kg), és jelöljük a görög betű λ (lambda).

A fajlagos kristályosodási hőjét egyenlő a fajhője olvadás, mivel a kristályosítási van allokálva az azonos mennyiségű hőt, amely felszívódik megolvadását. Például, amikor a víz megfagy, 1 kg kiosztott azonos 332 joule energiát, amely szükséges átalakítani tömegű jeges vízben.

Ahhoz, hogy megtalálja a hőmennyiség szükséges olvadó kristályos önkényes testtömeg, vagy a fúziós hőt. szükség van a fajhője olvadása a test szorozva a súlya:

A hőmennyiség által generált test, negatívnak minősül. Ezért, amikor kiszámításakor a keletkező hőmennyiséget a kristályosodás során az anyag tömege m. használja ugyanazt a formulát, de a „mínusz” jel:

A égéshő.

Égéshő (vagy fűtőértéke kalóriatartalmú.) - a felszabaduló hőmennyiség a teljes égés az üzemanyag.

Mert fűtőtestek gyakran használják a felszabaduló energia a tüzelőanyag elégetését. Hagyományos tüzelőanyagok (szén, olaj, gáz) tartalmaz szenet. A belső égésű szénatomok összekötés oxigénatomok. a levegőben lévő, így a széndioxid képződés molekulák. A kinetikus energia ezen molekulák nagyobb, mint a prekurzor részecskék. Növelése a kinetikus energia a molekulák az égési folyamatban említett az energia felszabadítását. A felszabaduló energia a teljes tüzelőanyag elégetését és van égéshője az üzemanyag.

A égéshőt függ az üzemanyag típusa és a tömege. Minél nagyobb a tömeg a tüzelőanyag, annál nagyobb a felszabaduló hőmennyiség során teljes égést.

Fizikai mennyiség. mutatja a hőmennyiség felszabaduló teljes elégetése során a tüzelőanyag 1 kg, ez az úgynevezett specifikus égéshő. A fajlagos égéshőt betű jelöli Q és mértékegysége joule per kilogramm (J / kg).

Q. A számú során felszabaduló hő a tüzelőanyag elégetését kg m határozza meg a képlet:

Ahhoz, hogy megtalálja a hőmennyiség által felszabadított teljes tüzelőanyag elégetését önkényes tömeg, amire szükség van a konkrét égéshője az üzemanyag szorozva a súlyát.