Защо в температурата на топене не се променя

Ние всички знаем от физиката училище Разбира се, че промяната в същността на своята агрегатно състояние на фазов преход. Веществото в твърдо състояние може да отиде директно в газ. Например, когато температурата на сух лед (твърд въглероден диоксид, CO2) се издига, той се превръща в газ. Този процес се нарича сублимация или сублимация.

Но повечето други процеси се случват. Например, когато водата се замразява от течно състояние той преминава в твърдо вещество (кристализация). Когато камъните се стопяват в лава от твърди вещества се превръщат в течност (топене). Когато водата в каната циреи, става на втечнен газ (и изпаряване на кипене). Докато въпросната субстанция обобщавайки отвличането или допълнителна топлина в ново състояние - течно, твърдо или газообразно, не се променя температурата. Защо се случва това?

Кратък отговор. Тъй като всички входящи топлинна енергия отива унищожаване връзки между молекулите на веществото (в случая на топене - разрушаването на кристалната решетка в случай на кипене - да се преодолеят силите на привличане междумолекулни молекули и лети извън флуида). Обратно, когато прехода на обратна фаза (кондензация и кристализация) температура не се намалява, тъй като образуването на връзки между молекули на материята.

Подробно обяснение защо температурата по време на топене не се променя

Представете си, че спокойно пие лимонада (която има приблизително същата топлина капацитет като обикновена вода). Това лимонада плаващи парчета лед. Температурата на този половин лимонада, половината лед смес е близо до нула градуса по Целзий. Докато държите в ръцете си чашата и наблюдавайте какво се случва в него процес, ледът започва да се топи, но не и съдържанието на контейнера се нагрява, докато всички ледът се разтопи в него.

Въпрос. Защо да не се променя температурата в топенето? Топлинната енергия, с произход от околната среда, се топи лед, без загряване на сместа като цяло. Дали това уравнение за изчисляване на количеството топлина (където - количеството топлина - масата на пробата, - промяна на температурата) безполезен? Ни най-малко - това означава само, че това не се отнася за фазов преход.

Човек може да се конструира крива на температурата на веществото на количеството топлина се предава. Например, на фиг. 1 е графика на фазови преходи лед, взети от фризера. Парцелът съответства загрява лед част - топящ се лед парцел - нагряване на получената част вода - вряща вода парцел - отопление парата, получена.

Фиг. 1. Графика H2 0 фазови преходи.

Както може да се види, кривата обикновено се увеличава, т.е. увеличението на топлина води до повишаване на температурата. Въпреки това, кривата преминава хоризонтално при преходи фаза (при температури и), тъй като промяна на състоянието изисква енергия вещество. След завършването на прехода, температурата започва да се покачва отново.

Да си представим, че сте взели една торба с лед и го постави на печката. Преди това е температурата на замръзване под точката на замръзване на водата, например -5 ° С Но в чинията, тя започва да се променя. Докато преход фаза не се случи, температурата на замръзване се увеличава линейно с увеличаване количество топлина Обобщаване, където с = 2100 J / (kg⋅ ° С) - специфичен топлинен капацитет на лед.

Когато ледът достига температура t1 = 0 ° С, става твърде топъл да остане в твърдо състояние, и започва да се топи, преход на фаза тестване (крива подравнени в графиката). Този процес - разрушаването на кристалната решетка лед - нуждае от енергия, която се генерира от източника на топлина. Ето защо в точката на топене не се променя.

Гледането на чантата на печката за известно време, можете да забележите, че всички на леда най-накрая се стопи. Тъй като плочата продължава да произвежда топлинна енергия, температурата се повишава. Накрая се оказва, мехурчетата. "Ах - мислите - още една фаза на преход." Да, така е. Водата се загрява и температура t2 = 100 ° С кипене на. По този начин чантата започва да се подува.

Можете измерване на температурата на водата. Изненадващо, докато водата кипи, температурата е също не се променя. Отново, за да завърши прехода - от течност в газообразно състояние - изисква определено количество топлина.

Какво се случва след това, когато чантата е разширена до невъобразими размери? По-добре е да не се провери, защото чантата може да се пръсне и попарен с гореща пара и вряща вода.