Al diminuire della temperatura, una sostanza può passare da uno stato liquido a uno stato solido.

Questo processo è chiamato solidificazione o cristallizzazione.
Durante la solidificazione di una sostanza viene rilasciata la stessa quantità di calore, che viene assorbita durante la sua fusione.

Le formule di calcolo per la quantità di calore durante la fusione e la cristallizzazione sono le stesse.

Le temperature di fusione e solidificazione della stessa sostanza, se la pressione non cambia, sono le stesse.
Durante il processo di cristallizzazione, la temperatura della sostanza non cambia e può esistere contemporaneamente sia allo stato liquido che solido.

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INTERESSANTE SULLA CRISTALLIZZAZIONE

Ghiaccio colorato?

Se aggiungi un po 'di vernice o foglie di tè in un bicchiere di plastica con acqua, mescola e, dopo aver ricevuto una soluzione colorata, avvolgi il bicchiere sopra ed esponilo al gelo, quindi uno strato di ghiaccio inizierà a formarsi dal basso verso la superficie. Tuttavia, non aspettarti di ottenere il ghiaccio colorato!

Dove è iniziato il congelamento dell'acqua, ci sarà uno strato di ghiaccio assolutamente trasparente. La sua parte superiore sarà colorata e persino più forte della soluzione originale. Se la concentrazione di vernice era molto alta, una pozza della sua soluzione potrebbe rimanere sulla superficie del ghiaccio.
Il fatto è che il ghiaccio fresco trasparente si forma in soluzioni di vernice e sali. i cristalli in crescita spostano gli atomi estranei e le molecole di impurità, cercando di costruire un reticolo perfetto finché è possibile. Solo quando le impurità non hanno un posto dove andare, il ghiaccio inizia a inglobarle nella sua struttura o le lascia sotto forma di capsule con un liquido concentrato. Pertanto, il ghiaccio marino è fresco e anche le pozzanghere più sporche sono ricoperte da ghiaccio trasparente e pulito.

A che temperatura si congela l'acqua?

È sempre a zero gradi?
Ma se l'acqua bollita viene versata in un bicchiere assolutamente pulito e asciutto e posta fuori dalla finestra al gelo a una temperatura di meno 2-5 gradi C, coperta con vetro pulito e protetta dalla luce solare diretta, in poche ore il contenuto del il vetro si raffredderà sotto lo zero, ma rimarrà liquido.
Se poi apri un bicchiere e getti un pezzo di ghiaccio o neve o anche solo polvere nell'acqua, allora letteralmente davanti ai tuoi occhi l'acqua si congelerà istantaneamente, germogliando in tutto il volume in lunghi cristalli.

Come mai?
La trasformazione di un liquido in un cristallo avviene principalmente su impurità e disomogeneità: particelle di polvere, bolle d'aria, irregolarità sulle pareti del vaso. L'acqua pura non ha centri di cristallizzazione e può essere superraffreddata pur rimanendo liquida. In questo modo è stato possibile portare la temperatura dell'acqua a meno 70°C.

Come avviene in natura?

Nel tardo autunno, fiumi e torrenti molto puliti iniziano a congelare dal fondo. Attraverso uno strato di acqua limpida è chiaramente visibile che alghe e legni sul fondo sono ricoperti da uno strato di ghiaccio sciolto. Ad un certo punto, questo ghiaccio di fondo emerge e la superficie dell'acqua risulta essere immediatamente delimitata da una crosta di ghiaccio.

La temperatura degli strati superiori dell'acqua è inferiore a quella di quelli profondi e il gelo sembra iniziare dalla superficie. Tuttavia, l'acqua pura si congela con riluttanza e il ghiaccio si forma prima di tutto dove c'è una sospensione di limo e una superficie solida, vicino al fondo.

A valle delle cascate e degli sfioratori delle dighe, c'è spesso una massa spugnosa di ghiaccio nell'acqua che cresce nell'acqua agitata. Salendo in superficie, a volte ostruisce l'intero canale, formando il cosiddetto zazhory, che può persino arginare il fiume.

Perché il ghiaccio è più leggero dell'acqua?

All'interno del ghiaccio ci sono molti pori e vuoti pieni d'aria, ma questo non è il motivo che può spiegare il fatto che il ghiaccio sia più leggero dell'acqua. Ghiaccio e senza pori microscopici
ha ancora una densità inferiore a quella dell'acqua. Riguarda le caratteristiche della struttura interna del ghiaccio. In un cristallo di ghiaccio, le molecole d'acqua sono disposte in nodi reticolo cristallino in modo che ciascuno abbia quattro "vicini".

L'acqua, invece, non ha una struttura cristallina e le molecole in un liquido si trovano più vicine che in un cristallo, ad es. l'acqua è più densa del ghiaccio.
In primo luogo, quando il ghiaccio si scioglie, le molecole rilasciate mantengono ancora la struttura del reticolo cristallino e la densità dell'acqua rimane bassa, ma gradualmente il reticolo cristallino viene distrutto e la densità dell'acqua aumenta.
A una temperatura di + 4°C, la densità dell'acqua raggiunge il massimo, quindi, con l'aumento della temperatura, inizia a diminuire a causa dell'aumento della velocità di movimento termico delle molecole.

Come si congela una pozzanghera?

Una volta raffreddati, gli strati superiori dell'acqua diventano più densi e affondano. Il loro posto è preso da acqua più densa. Tale miscelazione avviene fino a quando la temperatura dell'acqua non scende a +4 gradi Celsius. A questa temperatura, la densità dell'acqua è massima.
Con un'ulteriore diminuzione della temperatura, gli strati superiori dell'acqua possono già restringersi di più e, raffreddandosi gradualmente fino a 0 gradi, l'acqua inizia a congelarsi.

In autunno, la temperatura dell'aria di notte e di giorno è molto diversa, quindi il ghiaccio si congela a strati.
La superficie inferiore del ghiaccio su una pozzanghera gelata è molto simile alla sezione trasversale di un tronco d'albero:
sono visibili anelli concentrici. La larghezza degli anelli di ghiaccio può essere utilizzata per giudicare il tempo. Di solito la pozza inizia a congelare dai bordi, perché. c'è meno profondità. L'area degli anelli formati diminuisce con l'avvicinarsi al centro.

INTERESSANTE

Che nei tubi della parte sotterranea degli edifici, l'acqua spesso si congela non nel gelo, ma nel disgelo!
Ciò è dovuto alla scarsa conducibilità termica del terreno. Il calore passa attraverso la terra così lentamente che la temperatura minima nel suolo si verifica più tardi che sulla superficie della terra. Più è profondo, più tardi. Spesso, durante le gelate, il terreno non ha il tempo di raffreddarsi e solo quando si verifica un disgelo sul terreno il gelo raggiunge il suolo.

Che, congelando in una bottiglia tappata, l'acqua la rompa. Cosa succede a un bicchiere se ci si congela dell'acqua? L'acqua, congelandosi, si espanderà non solo verso l'alto, ma anche ai lati e il vetro si restringerà. Questo porterà comunque alla distruzione del vetro!

LO SAPEVATE

C'è un caso noto in cui il contenuto di una bottiglia di narzan ben raffreddata nel congelatore, aperta in una calda giornata estiva, si è immediatamente trasformata in un pezzo di ghiaccio.

La "ghisa" metallica si comporta in modo interessante, che si espande durante la cristallizzazione. Ciò gli consente di essere utilizzato come materiale per la colata artistica di sottili reticoli di pizzo e piccole sculture da tavolo. Infatti, quando si solidifica, si espande, la ghisa riempie tutto, anche i dettagli più delicati della forma.

Nel Kuban vengono preparate bevande forti in inverno - "congela". Per fare questo, il vino è esposto al gelo. Prima di tutto, l'acqua si congela e rimane una soluzione concentrata di alcol. Si scarica e si ripete l'operazione fino al raggiungimento della forza desiderata. Maggiore è la concentrazione di alcol, minore è il punto di congelamento.

Il più grande chicco di grandine registrato dalle persone è caduto in Kansas, negli Stati Uniti. Il suo peso era di quasi 700 grammi.

L'ossigeno allo stato gassoso a una temperatura di meno 183 gradi C si trasforma in un liquido e a una temperatura di meno 218,6 gradi C si ottiene ossigeno solido dal liquido

Ai vecchi tempi, le persone usavano il ghiaccio per conservare il cibo. Carl von Linde ha creato il primo frigorifero domestico alimentato da un motore a vapore che pompava gas freon attraverso i tubi. Dietro il frigorifero, il gas nei tubi condensava e si trasformava in liquido. All'interno del frigorifero, il freon liquido è evaporato e la sua temperatura è scesa bruscamente, raffreddando il vano frigorifero. Solo nel 1923 gli inventori svedesi Balzen von Platen e Carl Muntens crearono il primo frigorifero elettrico, in cui il freon si trasforma da liquido in gas e prende calore dall'aria nel frigorifero.

QUESTO E' SI

Diversi pezzi di ghiaccio secco gettati nella benzina in fiamme spengono il fuoco.
C'è del ghiaccio che brucerebbe le dita se potesse essere toccato. Si ottiene ad altissima pressione, alla quale l'acqua si trasforma in uno stato solido ad una temperatura ben superiore a 0 gradi Celsius.

Fusione

FusioneÈ il processo di trasformazione di una sostanza da uno stato solido a uno liquido.

Le osservazioni mostrano che se il ghiaccio tritato, avente, ad esempio, una temperatura di 10 ° C, viene lasciato in una stanza calda, la sua temperatura aumenterà. A 0 °C, il ghiaccio inizierà a sciogliersi e la temperatura non cambierà finché tutto il ghiaccio non si sarà trasformato in un liquido. Successivamente, la temperatura dell'acqua formata dal ghiaccio aumenterà.

Ciò significa che i corpi cristallini, che includono il ghiaccio, si sciolgono a una certa temperatura, che viene chiamata punto di fusione. È importante che durante il processo di fusione la temperatura della sostanza cristallina e del liquido formatosi durante la sua fusione rimanga invariata.

Nell'esperimento sopra descritto, il ghiaccio ha ricevuto una certa quantità di calore, la sua energia interna è aumentata a causa di un aumento della media energia cinetica movimenti molecolari. Quindi il ghiaccio si è sciolto, la sua temperatura non è cambiata, sebbene il ghiaccio abbia ricevuto una certa quantità di calore. Di conseguenza, la sua energia interna è aumentata, ma non a causa della cinetica, ma a causa di energia potenziale interazioni di molecole. L'energia ricevuta dall'esterno viene spesa per la distruzione del reticolo cristallino. Allo stesso modo, si verifica la fusione di qualsiasi corpo cristallino.

I corpi amorfi non hanno un punto di fusione specifico. Man mano che la temperatura sale, si ammorbidiscono gradualmente fino a diventare un liquido.

Cristallizzazione

Cristallizzazioneè il processo mediante il quale una sostanza passa da uno stato liquido a uno stato solido. Raffreddando, il liquido emetterà una certa quantità di calore nell'aria circostante. In questo caso, la sua energia interna diminuirà a causa di una diminuzione dell'energia cinetica media delle sue molecole. Ad una certa temperatura inizierà il processo di cristallizzazione, durante questo processo la temperatura della sostanza non cambierà fino a quando l'intera sostanza non passerà allo stato solido. Questa transizione è accompagnata dal rilascio di una certa quantità di calore e, di conseguenza, da una diminuzione dell'energia interna della sostanza dovuta a una diminuzione dell'energia potenziale di interazione delle sue molecole.

Pertanto, il passaggio di una sostanza da uno stato liquido a uno stato solido avviene a una certa temperatura, chiamata temperatura di cristallizzazione. Questa temperatura rimane costante durante tutto il processo di fusione. È uguale al punto di fusione di questa sostanza.

La figura mostra un grafico della dipendenza della temperatura di una sostanza cristallina solida dal tempo nel processo di riscaldamento dalla temperatura ambiente al punto di fusione, fusione, riscaldamento della sostanza allo stato liquido, raffreddamento della sostanza liquida, cristallizzazione e successiva raffreddamento della sostanza allo stato solido.

Calore specifico di fusione

Sostanze cristalline diverse hanno strutture diverse. Di conseguenza, per distruggere il reticolo cristallino di un solido al suo punto di fusione, è necessario dirlo importo diverso calore.

Calore specifico di fusioneè la quantità di calore che deve essere impartita a 1 kg di una sostanza cristallina per trasformarla in un liquido al suo punto di fusione. L'esperienza mostra che il calore specifico di fusione è calore specifico di cristallizzazione .

Il calore specifico di fusione è indicato dalla lettera λ . Unità del calore specifico di fusione - [λ] = 1 J/kg.

Valori del calore specifico di fusione sostanze cristalline sono riportati nella tabella. Il calore specifico di fusione dell'alluminio è 3,9 * 10 5 J / kg. Ciò significa che per la fusione di 1 kg di alluminio alla temperatura di fusione, è necessario spendere una quantità di calore di 3,9 * 10 5 J. L'aumento dell'energia interna di 1 kg di alluminio è uguale allo stesso valore.

Per calcolare la quantità di calore Q, necessario per fondere una sostanza con una massa m, preso al punto di fusione, segue il calore specifico di fusione λ moltiplicare per la massa della sostanza: Q = λm.

La stessa formula viene utilizzata per calcolare la quantità di calore rilasciata durante la cristallizzazione di un liquido.

Riassunto della lezione “Fusione e cristallizzazione. Calore specifico di fusione”.

Quasi tutti i tipi di polimeri che si trovano sul mercato dei materiali e dei prodotti industriali e da costruzione possono essere prodotti anche nella forma miscele liquide bicomponenti, smalti e soluzioni. Questi materiali sono un prodotto semilavorato per l'ulteriore produzione di rivestimenti, parti ed elementi duri. strutture complesse. I semilavorati hanno una vasta gamma di usi, dalla produzione industriale su larga scala alle esigenze individuali della casa.

Tipi e scopi delle plastiche liquide

Il termine "plastica liquida" è nome in codice per l'intero gruppo b, prodotto sotto forma di una massa fluida iniziale, che, dopo essere colata in stampi o superfici di rivestimento, acquisisce le qualità di un materiale sintetico solido.

Le reazioni chimiche che avviano il processo di indurimento del materiale procedono sotto l'influenza dell'aria. A seconda del tipo di miscela, il processo può procedere a temperatura ambiente normale oppure a temperature elevate. I tipi principali sono i seguenti:

• Le vernici plastiche liquide sono un rivestimento universale per tutti i tipi di superfici che proteggono in modo affidabile prodotti, parti e contenitori dagli effetti di liquidi chimicamente aggressivi, urti meccanici, corrosione e conferiscono qualità decorative ed estetiche alle strutture. Le vernici sono miscele di poliuretano, acrilico o alchidi con additivi coloranti e plastificanti. Come solvente, di regola vengono utilizzati composti organici.
• I composti polimerici per la sigillatura di giunti, il riempimento di fessure e fori sono significativamente superiori nelle loro caratteristiche tecniche ai sigillanti siliconici comunemente utilizzati. Il materiale di partenza ha la consistenza di una pasta e dopo l'indurimento acquisisce la forza e l'elasticità di un polimero solido.
• Le materie plastiche stampate a iniezione polimerizzate a freddo sono formulazioni fluide a due componenti che, una volta miscelate, polimerizzano all'aria aperta. La composizione polimerizza a temperatura ambiente normale per un breve periodo di tempo. Il materiale è ideale per colate varie forme complesse, poiché ripete anche i più piccoli dettagli della matrice.
• La plastica liquida per auto viene applicata sulla carrozzeria per preservare la vernice, prevenire la formazione di microfessure, proteggere il metallo dalla ruggine e dai danni meccanici. Il rivestimento in polimero impedisce lo sbiadimento del colore "nativo" dell'auto, migliora l'effetto di lucentezza e novità della carrozzeria.

Applicazione di polimeri liquidi

A causa delle più elevate caratteristiche tecniche, praticità e producibilità del lavoro Viene spesso utilizzata plastica stampata a iniezione invece di un'ampia varietà di materiali strutturali di origine artificiale e naturale. Vale la pena considerare in dettaglio alcune applicazioni dei polimeri liquidi.

Pavimentazione in poliuretano

Tradizionalmente, i pavimenti degli edifici industriali hanno una pavimentazione in cemento o mosaico tagliata in schede 6x6 M. A seconda del tipo di lavorazioni tecnologiche, i pavimenti delle officine possono essere anche piastrellati, avere impermeabilità armata e altre caratteristiche tecniche.

Recentemente, i pavimenti autolivellanti in poliuretano stanno guadagnando sempre più popolarità. Il pavimento polimerico ha le seguenti proprietà distintive:

• elevata resistenza all'usura e robustezza, consentendo il funzionamento del rivestimento come superficie per il passaggio di carrelli elevatori, automobili e persino camion;
• elevata manutenibilità, offrendo la possibilità di un ripristino rapido e di alta qualità delle aree danneggiate. Per questo vengono utilizzate plastiche liquide a polimerizzazione a freddo;
• eccellenti caratteristiche di impermeabilità, che consentono di utilizzare questo design del pavimento in ambienti con processi tecnologici a umido;
• resistenza alle radiazioni ultraviolette;
• la possibilità di operare in presenza di ambienti chimicamente aggressivi;
• resistenza alle fuoriuscite di liquidi tecnici, quali solventi, carburanti e lubrificanti ed altri;
• la possibilità di posare la composizione polimerica su quasi tutte le superfici: cemento, cemento, legno, base in pietra, lastre di metallo;
• i pavimenti rivestiti in poliuretano sono facili da usare, maneggevoli e con lavaggio e pulizia meccanizzati;
• i pavimenti possono essere utilizzati sia in ambienti riscaldati che non riscaldati, nonché in ambienti con elevata umidità e sbalzi di temperatura;
• Il rivestimento per pavimenti in cemento poliuretanico ha elevate qualità estetiche e conferisce alla stanza un aspetto pulito e moderno.

I rivestimenti polimerici stampati possono essere installati sia all'interno che all'esterno (magazzini aperti per materie prime e prodotti finiti, parcheggi, campi da tennis, pattinaggio a rotelle, go-kart e altri impianti tecnici e sportivi). La plastica liquida può essere utilizzata per l'applicazione su pavimentazioni in asfalto come segnaletica orizzontale.

Oltre ai rivestimenti poliuretanici per la finitura di strutture edili stradali, gradini, scale, recinzioni, varie piccole forme architettoniche, possono essere utilizzate anche vernici a base di polimeri alchidici.

L'applicazione di tali composizioni non richiede un'attenta preparazione della superficie e protegge in modo affidabile le strutture dalla corrosione, dagli effetti di carichi meccanici, urti e urti. Il rivestimento si pulisce facilmente da polvere e sporco e ha un aspetto bello e attraente.

Plastiche liquide per finestre

Una delle aree di applicazione relativamente nuove della plastica liquida è la sigillatura di gruppi di montaggio di porte e finestre in plastica. L'uso di adesivi in ​​polivinilcloruro per questi scopi sta gradualmente sostituendo i tradizionali sigillanti e mastici siliconici.

A differenza del silicone, entra in PVC liquido, riempiendo gli spazi vuoti legame chimico con strutture di finestre in plastica, avviando il processo di saldatura chimica delle parti. Alla fine del processo di polimerizzazione si forma una struttura plastica omogenea forte, che non presenta margini articolari pronunciati.

Le miscele di polimeri fluidi per finestre possono avere una varietà di colori e sfumature. Disponibile in materiali trasparenti. Il materiale polimerizzato non si sbiadirà o si restringerà nel tempo, rendendo il sigillo migliore e più durevole del riempimento in silicone.

Plastica bicomponente stampata ad iniezione

Una delle applicazioni più popolari per le miscele di polimeri liquidi è produzione di vari pezzi versando il materiale negli appositi stampi. La plastica liquida per colata è una miscela bicomponente costituita da una base e un indurente che, interagendo tra loro, si formano. Il materiale è ampiamente utilizzato per la fabbricazione di tali prodotti:

• costruzioni;
• strutture di facciata;
• elementi decorativi in ​​rilievo;
• sculture, maschere e altri prodotti d'arte volumetrici;
• rulli, rulli, ruote;
• piastre per il rivestimento di strutture metalliche;
• elementi di rivestimento chimicamente resistenti di serbatoi e contenitori;
• protesi mediche;
• boccole antivibranti, guarnizioni e ugelli.

Dopo la colata negli stampi, la plastica liquida bicomponente polimerizza e indurisce, ripetendo esattamente i più piccoli dettagli della matrice. Dopo l'estrazione dallo stampo, la superficie del prodotto può essere ulteriormente affinata modo meccanizzato o manualmente.

La facilità di lavorazione rende questo materiale popolare tra i lavoratori nelle specialità creative.

Tipi e gradi di polimeri fusi differiscono l'uno dall'altro per il tasso di indurimento, il grado di densità, plasticità, resistenza, durezza, nonché soluzioni di colore e livello di trasparenza. I prodotti ottenuti versando plastica liquida hanno prestazioni superiori ai prodotti realizzati con miscele di gomma, gomma, gesso e calcestruzzo.

Qualsiasi elemento può trovarsi in diversi stati, soggetti a alcune condizioni esterne. La fusione e la solidificazione dei corpi cristallini sono i principali cambiamenti nella struttura dei materiali. Un buon esempio è l'acqua, che può essere allo stato liquido, gassoso e solido. Queste forme diverse detto aggregato (dal greco. “lego”) afferma. Lo stato di aggregazione sono le forme di un elemento, che differiscono per la natura della disposizione delle particelle (atomi), che non cambiano la loro struttura.

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Come avviene il cambiamento

Ci sono diversi processi che lo caratterizzano cambio di forma varie sostanze:

• indurimento;
• bollente;
• (da una forma solida immediatamente a una gassosa);
• evaporazione;
• fusibile;
• condensazione;
• desublimazione (passaggio inverso dalla sublimazione).

Ogni trasformazione è caratterizzata da determinate condizioni che devono essere soddisfatte per una transizione di successo.

Formule

Quale processo si chiama termico? Qualsiasi, in cui vi è un cambiamento negli stati aggregati dei materiali, poiché in essi grande ruolo giochi di temperatura. Qualsiasi cambiamento termico ha il suo opposto: da liquido a solido e viceversa, da solido a vapore e viceversa.

Importante! Quasi tutto processi termici reversibile.

Esistono formule con le quali è possibile determinare quale sarà il calore specifico, ovvero il calore richiesto cambiare 1 kg di solido.

Ad esempio, la formula di solidificazione e fusione è: Q=λm, dove λ è il calore specifico.

Ed ecco la formula per visualizzare il processo di raffreddamento e riscaldamento - Q \u003d cmt, dove c - calore specifico- la quantità di calore per riscaldare 1 kg di materiale di un grado, m è la massa e t è la differenza di temperatura.

Formula per condensazione e vaporizzazione: Q=Lm, dove il calore specifico è -L e m è la massa.

Descrizione dei processi

La fusione è uno dei metodi di deformazione della struttura, passare da solido a liquido. Si procede quasi allo stesso modo in tutti i casi, ma in due modi diversi:

• l'elemento è riscaldato esternamente;
• il riscaldamento viene dall'interno.

Questi due metodi differiscono negli strumenti: nel primo caso, le sostanze vengono riscaldate in un apposito forno e nel secondo fanno passare corrente attraverso l'oggetto o lo riscaldano induttivamente, ponendolo in un campo elettromagnetico ad alte frequenze.

Importante! La distruzione della struttura cristallina del materiale e il verificarsi di cambiamenti in essa portano allo stato liquido dell'elemento.

Utilizzando diversi strumenti, puoi ottenere lo stesso processo:

• la temperatura aumenta;
• il reticolo cristallino cambia;
• le particelle si allontanano l'una dall'altra;
• compaiono altre violazioni del reticolo cristallino;
• i legami interatomici sono rotti;
• si forma uno strato quasi liquido.

Come è già diventato chiaro, la temperatura è il fattore principale per cui lo stato dell'elemento cambia. Il punto di fusione si divide in:

• polmoni - non più di 600 ° C;
• medio - 600-1600 ° C;
• stretto - oltre 1600 ° С.

Lo strumento per questo lavoro viene scelto in base all'appartenenza all'uno o all'altro gruppo: più è necessario riscaldare il materiale, più potente dovrebbe essere il meccanismo.

Tuttavia, dovresti stare attento e controllare i dati con il sistema di coordinate, ad esempio la temperatura critica del mercurio solido è -39 ° C e l'alcol solido - -114 ° C, ma il più grande sarà -39 ° C , poiché questo numero è più vicino a zero.

Un indicatore altrettanto importante è il punto di ebollizione, a cui il liquido bolle. Questo valore è uguale al calore dei vapori formatisi sopra la superficie. Questo indicatore è direttamente proporzionale alla pressione: con un aumento della pressione, il punto di fusione aumenta e viceversa.

Materiali ausiliari

Ogni materiale ha i propri indicatori di temperatura ai quali cambia forma, e per ognuno di essi è possibile elaborare il proprio programma di fusione e solidificazione. A seconda del reticolo cristallino, gli indicatori cambieranno. Per esempio, grafico di fusione del ghiaccio mostra che ha bisogno di pochissimo calore, come mostrato di seguito:

Il grafico mostra il rapporto tra la quantità di calore (in verticale) e il tempo (in orizzontale) necessaria per sciogliere il ghiaccio.

La tabella mostra quanto è necessario per fondere i metalli più comuni.

Il diagramma di fusione e altri materiali ausiliari sono essenziali durante gli esperimenti per seguire i cambiamenti nella posizione delle particelle e per notare l'inizio del cambiamento nella forma degli elementi.

solidificazione dei corpi

L'indurimento è trasformando la forma liquida di un elemento in una forma solida. Condizione necessariaè il calo della temperatura al di sotto del punto di congelamento. Durante questa procedura, si può formare una struttura cristallina di molecole e quindi il cambiamento di stato è chiamato cristallizzazione. In questo caso, l'elemento in forma liquida deve raffreddare fino alla temperatura di solidificazione o cristallizzazione.

La fusione e la solidificazione dei corpi cristallini viene effettuata a stesse condizioni ambiente: cristallizza a 0 °C e il ghiaccio si scioglie allo stesso indicatore.

E nel caso dei metalli: il ferro richiesto 1539°С per la fusione e la cristallizzazione.

L'esperienza dimostra che per la solidificazione una sostanza deve rilasciare una uguale quantità di calore, come nella trasformazione inversa.

Allo stesso tempo, le molecole sono attratte l'una dall'altra, formando un reticolo cristallino, incapace di resistere, poiché perdono la loro energia. Pertanto, il calore specifico determina quanta energia è necessaria per trasformare un corpo stato liquido e quanto risalta durante l'indurimento.

Formula di stagionatura - questo è Q = λ*m. Durante la cristallizzazione, al segno Q viene aggiunto un segno meno, poiché il corpo in questo caso rilascia o perde energia.

Studiamo la fisica - grafici di fusione e solidificazione delle sostanze

Processi di fusione e solidificazione dei cristalli

Conclusione

Tutti questi indicatori dei processi termici devono essere conosciuti per una profonda comprensione della fisica e la comprensione dei processi naturali primitivi. È necessario spiegarli agli studenti il ​​prima possibile, usando mezzi improvvisati come esempi.

Presentiamo alla vostra attenzione una video lezione sull'argomento “Fusione e solidificazione dei corpi cristallini. Programma di fusione e solidificazione. Qui iniziamo lo studio di un nuovo ampio argomento: "Stati aggregati della materia". Qui definiremo il concetto di stato di aggregazione, consideriamo esempi di tali organismi. E considera i nomi e quali sono i processi in cui le sostanze passano da uno stato di aggregazione all'altro. Soffermiamoci più in dettaglio sui processi di fusione e cristallizzazione solidi e redigere un grafico della temperatura di tali processi.

Argomento: Stati aggregati della materia

Lezione: Fusione e solidificazione dei corpi cristallini. Grafico di fusione e indurimento

Corpi amorfi- corpi in cui atomi e molecole sono ordinati in un certo modo solo in prossimità dell'area considerata. Questo tipo di disposizione delle particelle è chiamato ordine a corto raggio.

Liquidi- le sostanze senza una struttura ordinata della disposizione delle particelle, le molecole nei liquidi si muovono più liberamente e le forze intermolecolari sono più deboli che nei solidi. La proprietà più importante: mantengono il volume, cambiano facilmente forma e prendono la forma del vaso in cui si trovano a causa della proprietà di fluidità (Fig. 3).

Riso. 3. Il liquido assume la forma di una fiaschetta ()

gas- sostanze le cui molecole interagiscono debolmente tra loro e si muovono in modo casuale, spesso scontrandosi tra loro. La proprietà più importante: non mantengono volume e forma e occupano l'intero volume della nave in cui si trovano.

È importante conoscere e comprendere come avvengono le transizioni tra gli stati aggregati delle sostanze. Lo schema di tali transizioni è illustrato nella Figura 4.

1 - fusione;

2 - indurimento (cristallizzazione);

3 - vaporizzazione: evaporazione o ebollizione;

4 - condensazione;

5 - sublimazione (sublimazione) - passaggio da uno stato solido a uno gassoso, bypassando lo stato liquido;

6 - desublimazione - passaggio da uno stato gassoso a uno stato solido, bypassando lo stato liquido.

Nella lezione di oggi, presteremo attenzione a processi come la fusione e la solidificazione dei corpi cristallini. È conveniente iniziare la considerazione di tali processi con l'esempio dello scioglimento e della cristallizzazione del ghiaccio che si incontra più frequentemente in natura.

Se metti il ​​ghiaccio in una fiaschetta e inizi a scaldarlo con un bruciatore (Fig. 5), noterai che la sua temperatura comincerà a salire fino a raggiungere la temperatura di fusione (0 o C), quindi inizierà il processo di fusione, ma allo stesso tempo la temperatura del ghiaccio non aumenterà e solo dopo la fine del processo di scioglimento di tutto il ghiaccio, la temperatura dell'acqua formata inizierà a salire.

Riso. 5. Ghiaccio che si scioglie.

Definizione.Fusione- il processo di transizione da uno stato solido a uno liquido. Questo processo avviene a temperatura costante.

La temperatura alla quale una sostanza fonde è chiamata punto di fusione ed è un valore misurato per molti solidi ed è quindi un valore tabulare. Ad esempio, il punto di fusione del ghiaccio è 0 o C e il punto di fusione dell'oro è 1100 o C.

Il processo inverso di fusione - il processo di cristallizzazione - è anche convenientemente considerato dall'esempio del congelamento dell'acqua e della sua trasformazione in ghiaccio. Se prendi una provetta con acqua e inizi a raffreddarla, all'inizio ci sarà una diminuzione della temperatura dell'acqua fino a raggiungere 0 o C, quindi si congelerà a temperatura costante (Fig. 6), e dopo completo congelamento, ulteriore raffreddamento del ghiaccio formato.

Riso. 6. Acqua gelata.

Se i processi descritti sono considerati dal punto di vista dell'energia interna del corpo, durante la fusione, tutta l'energia ricevuta dal corpo viene spesa per la distruzione del reticolo cristallino e l'indebolimento dei legami intermolecolari, quindi l'energia si spende non per cambiare la temperatura, ma per cambiare la struttura della sostanza e l'interazione delle sue particelle. Nel processo di cristallizzazione avviene lo scambio di energia direzione inversa: il corpo emette calore ambiente, e la sua energia interna diminuisce, il che porta a una diminuzione della mobilità delle particelle, un aumento dell'interazione tra loro e la solidificazione del corpo.

È utile poter rappresentare graficamente i processi di fusione e cristallizzazione di una sostanza su un grafico (Fig. 7).

Lungo gli assi del grafico si trovano: l'asse delle ascisse - il tempo, l'asse delle ordinate - la temperatura della sostanza. Come sostanza in studio, prenderemo il ghiaccio a temperatura negativa, cioè quella che, ricevendo calore, non comincerà immediatamente a sciogliersi, ma si riscalderà fino al punto di fusione. Descriviamo le sezioni del grafico, che rappresentano processi termici separati:

Stato iniziale - a: riscaldamento del ghiaccio a una temperatura di fusione di 0 o C;

a - b: processo di fusione a temperatura costante di 0 o C;

b - punto con una certa temperatura: riscaldare l'acqua formata dal ghiaccio a una certa temperatura;

Punto con una certa temperatura - c: acqua di raffreddamento fino al punto di congelamento 0 o C;

c - d: il processo di congelamento dell'acqua a temperatura costante di 0 o C;

d - stato finale: il ghiaccio si raffredda fino a raggiungere una temperatura negativa.

Oggi abbiamo guardato vari stati aggregati sostanze e prestato attenzione a processi come la fusione e la cristallizzazione. Sul prossima lezione noi discuteremo caratteristica principale il processo di fusione e solidificazione delle sostanze: il calore specifico di fusione.

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3. Collezione regionale della regione di Tver ().

1. Pagina 31: domande n. 1-4; p.32: domande n.1-3; pagina 33: esercizi #1-5; pagina 34: domande 1-3. Peryshkin AV Fisica 8. - M.: Bustard, 2010.

2. Un pezzo di ghiaccio galleggia in una pentola d'acqua. In quali condizioni non si scioglie?

3. Durante la fusione, la temperatura del corpo cristallino rimane invariata. E cosa succede all'energia interna del corpo?

4. Giardinieri esperti in caso di gelate notturne primaverili durante la fioritura degli alberi da frutto la sera annaffiano abbondantemente i rami con acqua. Perché questo riduce significativamente il rischio di perdere raccolti futuri?