Pe măsură ce temperatura scade, o substanță poate trece de la starea lichidă la starea solidă.

Acest proces se numește solidificare sau cristalizare.
În timpul solidificării unei substanțe, se eliberează aceeași cantitate de căldură, care este absorbită în timpul topirii acesteia.

Formulele de calcul pentru cantitatea de căldură în timpul topirii și cristalizării sunt aceleași.

Temperaturile de topire și solidificare ale aceleiași substanțe, dacă presiunea nu se modifică, sunt aceleași.
Pe tot parcursul procesului de cristalizare, temperatura substanței nu se modifică și poate exista simultan atât în ​​stare lichidă, cât și în stare solidă.

Uită-te la raftul de cărți

INTERESANT DESPRE CRISTALIZARE

Gheață colorată?

Dacă adăugați puțină vopsea sau frunze de ceai într-un pahar de plastic cu apă, amestecați-l și, după ce a primit o soluție colorată, înfășurați paharul deasupra și expuneți-l la îngheț, atunci va începe să se formeze un strat de gheață de jos până suprafata. Cu toate acestea, nu vă așteptați să obțineți gheață colorată!

Acolo unde a început înghețarea apei, va exista un strat de gheață absolut transparent. Partea sa superioară va fi colorată și chiar mai puternică decât soluția originală. Dacă concentrația de vopsea a fost foarte mare, atunci o baltă din soluția sa poate rămâne pe suprafața gheții.
Faptul este că gheața proaspătă transparentă se formează în soluții de vopsea și săruri. cristalele în creștere înlocuiesc orice atom străin și molecule de impurități, încercând să construiască o rețea perfectă cât este posibil. Abia atunci când impuritățile nu au unde să meargă, gheața începe să le integreze în structura sa sau să le lase sub formă de capsule cu un lichid concentrat. Prin urmare, gheața de mare este proaspătă și chiar și cele mai murdare bălți sunt acoperite cu gheață transparentă și curată.

La ce temperatură îngheață apa?

Este mereu la zero grade?
Dar dacă apă fiartă se toarnă într-un pahar absolut curat și uscat și se pune în afara ferestrei la îngheț la o temperatură de minus 2-5 grade C, acoperită cu sticlă curată și ferită de lumina directă a soarelui, atunci în câteva ore conținutul sticla se va răci sub zero, dar rămâne lichidă.
Dacă apoi deschideți un pahar și aruncați o bucată de gheață sau zăpadă sau chiar doar praf în apă, atunci literalmente în fața ochilor tăi apa va îngheța instantaneu, încolțind în tot volumul în cristale lungi.

De ce?
Transformarea unui lichid într-un cristal are loc în primul rând pe impurități și neomogenități - particule de praf, bule de aer, neregularități pe pereții vasului. Apa pură nu are centre de cristalizare și poate fi suprarăcită în timp ce rămâne lichidă. În acest fel, s-a putut aduce temperatura apei la minus 70°C.

Cum se întâmplă în natură?

La sfârșitul toamnei, râurile și pâraiele foarte curate încep să înghețe din fund. Printr-un strat de apă limpede se vede clar că algele și lemnul de la fund sunt acoperite cu un strat de gheață. La un moment dat, această gheață de jos iese la iveală, iar suprafața apei se dovedește instantaneu a fi legată de o crustă de gheață.

Temperatura straturilor superioare de apă este mai mică decât a celor adânci, iar înghețarea pare să înceapă de la suprafață. Cu toate acestea, apa pură îngheață fără tragere de inimă, iar gheața se formează în primul rând acolo unde există o suspensie de nămol și o suprafață solidă - aproape de fund.

În aval de cascade și deversoare de baraj, există adesea o masă spongioasă de gheață în apă care crește în apă agitată. Ridicându-se la suprafață, uneori blochează întregul canal, formând așa-numitul zazhory, care poate chiar îndigui râul.

De ce gheața este mai ușoară decât apa?

În interiorul gheții există mulți pori și goluri umplute cu aer, dar nu acesta este motivul care poate explica faptul că gheața este mai ușoară decât apa. Gheață și fără pori microscopici
are totuși o densitate mai mică decât cea a apei. Totul este despre caracteristicile structurii interne a gheții. Într-un cristal de gheață, moleculele de apă sunt aranjate în noduri rețea cristalină astfel încât fiecare să aibă patru „vecini”.

Apa, pe de altă parte, nu are o structură cristalină, iar moleculele dintr-un lichid sunt situate mai aproape decât într-un cristal, adică. apa este mai densă decât gheața.
În primul rând, când gheața se topește, moleculele eliberate păstrează în continuare structura rețelei cristaline, iar densitatea apei rămâne scăzută, dar treptat rețeaua cristalină este distrusă, iar densitatea apei crește.
La o temperatură de + 4°C, densitatea apei atinge un maxim, iar apoi, odată cu creșterea temperaturii, începe să scadă din cauza creșterii vitezei de mișcare termică a moleculelor.

Cum îngheață o băltoacă?

Când se răcesc, straturile superioare de apă devin mai dense și se scufundă în jos. Locul lor este luat de apa mai densa. O astfel de amestecare are loc până când temperatura apei scade la +4 grade Celsius. La această temperatură, densitatea apei este maximă.
Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, straturile superioare de apă se pot micșora deja mai mult și, treptat, până la 0 grade, apa începe să înghețe.

Toamna, temperatura aerului noaptea și ziua este foarte diferită, așa că gheața îngheață în straturi.
Suprafața inferioară a gheții de pe o băltoacă înghețată este foarte asemănătoare cu o secțiune transversală a unui trunchi de copac:
sunt vizibile inele concentrice. Lățimea inelelor de gheață poate fi folosită pentru a judeca vremea. De obicei balta incepe sa inghete de la margini, deoarece. există mai puțină adâncime. Aria inelelor formate scade odată cu apropierea de centru.

INTERESANT

Că, în conductele din partea subterană a clădirilor, apa îngheață adesea nu în îngheț, ci în dezgheț!
Acest lucru se datorează conductivității termice slabe a solului. Căldura trece prin pământ atât de încet încât temperatura minimă din sol apare mai târziu decât pe suprafața pământului. Cu cât mai adânc, cu atât mai târziu. Adesea, în timpul înghețurilor, solul nu are timp să se răcească și numai atunci când se instalează un dezgheț pe sol, înghețul ajunge la sol.

Că, înghețând într-o sticlă cu plută, apa o sparge. Ce se întâmplă cu un pahar dacă îngheți apă în el? Apa, înghețată, se va extinde nu numai în sus, ci și în lateral, iar sticla se va micșora. Acest lucru va duce în continuare la distrugerea sticlei!

ȘTIAȚI

Există un caz cunoscut când conținutul unei sticle de narzan bine răcit în congelator, deschis într-o zi fierbinte de vară, s-a transformat instantaneu într-o bucată de gheață.

Metalul „fontă” se comportă interesant, care se extinde în timpul cristalizării. Acest lucru îi permite să fie folosit ca material pentru turnarea artistică a zăbrelelor subțiri de dantelă și sculpturilor de masă mici. Într-adevăr, atunci când se solidifică, se extinde, fonta umple totul, chiar și cele mai delicate detalii ale formei.

În Kuban, băuturile tari sunt pregătite iarna - „îngheață”. Pentru a face acest lucru, vinul este expus la îngheț. În primul rând, apa îngheață și rămâne o soluție concentrată de alcool. Se scurge si se repeta operatiunea pana se obtine rezistenta dorita. Cu cât concentrația de alcool este mai mare, cu atât punctul de îngheț este mai mic.

Cea mai mare piatră de grindină înregistrată de oameni a căzut în Kansas, SUA. Greutatea sa era de aproape 700 de grame.

Oxigenul în stare gazoasă la o temperatură de minus 183 grade C se transformă într-un lichid, iar la o temperatură de minus 218,6 grade C, oxigenul solid se obține din lichid

Pe vremuri, oamenii foloseau gheața pentru a depozita alimente. Carl von Linde a creat primul frigider de acasă alimentat de un motor cu abur care pompa gaz freon prin conducte. În spatele frigiderului, gazul din țevi s-a condensat și s-a transformat într-un lichid. În interiorul frigiderului, freonul lichid s-a evaporat și temperatura acestuia a scăzut brusc, răcind compartimentul frigiderului. Abia în 1923, inventatorii suedezi Balzen von Platen și Carl Muntens au creat primul frigider electric, în care freonul se transformă din lichid în gaz și preia căldură din aerul din frigider.

ASTA ESTE DA

Mai multe bucăți de gheață carbonică aruncate în benzină arzând sting focul.
Există gheață care ar arde degetele dacă ar putea fi atinsă. Se obtine sub presiune foarte mare, la care apa se transforma in stare solida la o temperatura mult peste 0 grade Celsius.

Topire

Topire Este procesul de schimbare a unei substanțe din stare solidă în stare lichidă.

Observațiile arată că, dacă gheața zdrobită, având, de exemplu, o temperatură de 10 ° C, este lăsată într-o cameră caldă, atunci temperatura acesteia va crește. La 0 °C, gheața va începe să se topească, iar temperatura nu se va schimba până când toată gheața nu se va transforma într-un lichid. După aceea, temperatura apei formate din gheață va crește.

Aceasta înseamnă că corpurile cristaline, care includ gheața, se topesc la o anumită temperatură, ceea ce se numește punct de topire. Este important ca în timpul procesului de topire temperatura substanței cristaline și a lichidului format în timpul topirii sale să rămână neschimbate.

În experimentul descris mai sus, gheața a primit o anumită cantitate de căldură, energia sa internă a crescut datorită creșterii mediei energie kinetică mișcări moleculare. Apoi gheața s-a topit, temperatura nu s-a schimbat, deși gheața a primit o anumită cantitate de căldură. În consecință, energia sa internă a crescut, dar nu datorită cineticii, ci datorită energie potențială interacțiunile moleculelor. Energia primită din exterior este cheltuită pentru distrugerea rețelei cristaline. În mod similar, are loc topirea oricărui corp cristalin.

Corpurile amorfe nu au un punct de topire specific. Pe măsură ce temperatura crește, se înmoaie treptat până se transformă într-un lichid.

Cristalizare

Cristalizare este procesul prin care o substanță trece din stare lichidă în stare solidă. La răcire, lichidul va elibera o anumită cantitate de căldură aerului din jur. În acest caz, energia sa internă va scădea datorită scăderii energiei cinetice medii a moleculelor sale. La o anumită temperatură, va începe procesul de cristalizare, în timpul acestui proces temperatura substanței nu se va schimba până când întreaga substanță va trece în stare solidă. Această tranziție este însoțită de eliberarea unei anumite cantități de căldură și, în consecință, de o scădere a energiei interne a substanței datorită scăderii energiei potențiale de interacțiune a moleculelor sale.

Astfel, trecerea unei substanțe din stare lichidă în stare solidă are loc la o anumită temperatură, numită temperatură de cristalizare. Această temperatură rămâne constantă pe tot parcursul procesului de topire. Este egal cu punctul de topire al acestei substanțe.

Figura prezintă un grafic al dependenței de timp a temperaturii unei substanțe cristaline solide în procesul de încălzire a acesteia de la temperatura camerei la punctul de topire, topire, încălzire a substanței în stare lichidă, răcire a substanței lichide, cristalizare și ulterioare răcirea substanţei în stare solidă.

Căldura specifică de fuziune

Diferitele substanțe cristaline au structuri diferite. În consecință, pentru a distruge rețeaua cristalină a unui solid la punctul său de topire, este necesar să-i spunem sumă diferită căldură.

Căldura specifică de fuziune este cantitatea de căldură care trebuie transmisă la 1 kg dintr-o substanță cristalină pentru a o transforma într-un lichid la punctul său de topire. Experiența arată că căldura specifică de fuziune este căldură specifică de cristalizare .

Căldura specifică de fuziune este indicată prin literă λ . Unitatea de măsură a căldurii specifice de fuziune - [λ] = 1 J/kg.

Valorile căldurii specifice de fuziune substanțe cristaline sunt date în tabel. Căldura specifică de topire a aluminiului este de 3,9 * 10 5 J / kg. Aceasta înseamnă că pentru topirea a 1 kg de aluminiu la temperatura de topire, este necesar să se cheltuiască o cantitate de căldură de 3,9 * 10 5 J. Creșterea energiei interne de 1 kg de aluminiu este egală cu aceeași valoare.

Pentru a calcula cantitatea de căldură Q, necesar pentru a topi o substanță cu o masă m, luată la punctul de topire, urmează căldura specifică de topire λ înmulțiți cu masa substanței: Q = λm.

Aceeași formulă este utilizată atunci când se calculează cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării unui lichid.

Rezumatul lecției „Topirea și cristalizarea. Căldura specifică de fuziune”.

Aproape toate tipurile de polimeri care se gasesc pe piata materialelor si produselor industriale si de constructii pot fi produse si sub forma amestecuri lichide bicomponente, emailuri si solutii. Aceste materiale sunt un produs semifinit pentru producția ulterioară de acoperiri dure, piese și elemente. structuri complexe. Produsele semifabricate au o gamă largă de utilizări, de la producția industrială la scară largă până la nevoile individuale ale gospodăriei.

Tipuri și scopuri ale materialelor plastice lichide

Termenul „material plastic lichid” este nume de cod pentru întreaga grupă b, produsă sub forma unei mase fluide inițiale, care, după turnare în matrițe sau suprafețe de acoperire, capătă calitățile unui material sintetic solid.

Reacțiile chimice care declanșează procesul de întărire a materialului se desfășoară sub influența aerului. În funcție de tipul de amestec, procesul se poate desfășura la temperatura ambiantă normală sau la temperaturi ridicate. Principalele tipuri sunt următoarele:

• Vopselele plastice lichide sunt o acoperire universală pentru toate tipurile de suprafețe care protejează în mod fiabil produsele, piesele și recipientele de efectele lichidelor agresive chimic, șocurile mecanice, coroziunea și conferă structurilor calități decorative și estetice. Vopselele sunt amestecuri de poliuretan, acrilice sau alchide cu aditivi coloranti si plastifianti. Ca solvent, de regulă, se folosesc compuși organici.
• Compușii polimerici pentru etanșarea rosturilor, umplerea golurilor și a găurilor sunt semnificativ superiori în ceea ce privește caracteristicile lor tehnice față de etanșanții siliconici utilizați în mod obișnuit. Materialul de pornire are consistența unei paste, iar după întărire capătă rezistența și elasticitatea unui polimer solid.
• Materialele plastice turnate prin injecție întărite la rece sunt formulări fluide din două componente care, atunci când sunt amestecate, se întăresc în aer liber. Compoziția polimerizează la temperatura ambiantă normală pentru o perioadă scurtă de timp. Materialul este ideal pentru turnarea diverselor forme complexe, deoarece repetă chiar și cele mai mici detalii ale matricei.
• Plasticul lichid pentru o mașină este aplicat pe caroserie pentru a păstra vopseaua, a preveni formarea de microfisuri, a proteja metalul de rugină și deteriorări mecanice. Acoperirea polimerică previne decolorarea culorii „native” a mașinii, sporește efectul de strălucire și noutatea caroseriei.

Aplicarea polimerilor lichizi

Datorită celor mai înalte caracteristici tehnice, confortul și fabricabilitatea muncii plastic turnat prin injecție este adesea folositîn loc de o mare varietate de materiale structurale de origine artificială și naturală. Unele aplicații ale polimerilor lichizi merită luate în considerare în detaliu.

Pardoseli din poliuretan

În mod tradițional, pardoselile din clădirile industriale au un pavaj din beton sau mozaic tăiat în cărți de 6x6 m. În funcție de tipul proceselor tehnologice, podelele din ateliere pot fi și placate, au hidroizolație armată și alte caracteristici tehnice.

Recent, podelele autonivelante din poliuretan câștigă din ce în ce mai multă popularitate. Pardoseala polimerică are următoarele proprietăți distinctive:

• rezistență ridicată la uzură și rezistență, permițând funcționarea stratului de acoperire ca suprafață pentru trecerea stivuitoarelor, mașinilor și chiar a camioanelor;
• întreținere ridicată, oferind posibilitatea refacerii rapide și de înaltă calitate a zonelor deteriorate. Pentru aceasta se folosesc materiale plastice lichide cu polimerizare la rece;
• caracteristici excelente de impermeabilizare, care fac posibilă utilizarea acestui design de podea în încăperi cu procese tehnologice umede;
• rezistență la radiațiile ultraviolete;
• posibilitatea de funcționare în prezența unor medii agresive chimic;
• rezistență la scurgeri de lichide tehnice, cum ar fi solvenți, combustibili și lubrifianți și altele;
• posibilitatea de a așeza compoziția polimerică pe aproape orice suprafață - beton, ciment, lemn, bază de piatră, plăci metalice;
• pardoselile acoperite cu poliuretan sunt usor de folosit, usor de manevrat si spalare si curatare mecanizata;
• podelele pot fi folosite atât în ​​încăperi încălzite, cât și neîncălzite, precum și în încăperi cu umiditate ridicată și schimbări bruște de temperatură;
• Acoperirea podelei din beton poliuretanic are calități estetice ridicate și oferă camerei un aspect îngrijit și modern.

Acoperirile polimerice turnate pot fi instalate atat la interior cat si la exterior (depozite deschise pentru materii prime si produse finite, parcari, terenuri de tenis, patinaj cu role, karting si alte facilitati tehnice si sportive). Plasticul lichid poate fi utilizat pentru aplicarea pe trotuarele asfaltate ca marcaj rutier.

Pe lângă acoperirile poliuretanice pentru finisarea structurilor de construcții stradale, trepte, scări, garduri, diverse forme arhitecturale mici, pot fi folosite și vopsele pe bază de polimer-alchid.

Aplicarea unor astfel de compoziții nu necesită pregătirea atentă a suprafeței și protejează în mod fiabil structurile de coroziune, efectele sarcinilor mecanice, impacturilor și șocurilor. Acoperirea este ușor de curățat de praf și murdărie și are un aspect frumos și atractiv.

Materiale plastice lichide pentru ferestre

Unul dintre domeniile relativ noi de aplicare a materialelor plastice lichide este etanșarea ansamblurilor de montare a ferestrelor și ușilor din plastic. Utilizarea adezivilor din clorură de polivinil în aceste scopuri înlocuiește treptat masticele și etanșările siliconice tradiționale.

Spre deosebire de silicon, PVC lichid, care umple golurile, intră legătură chimică cu structuri de ferestre din plastic, demarând procesul de sudare chimică a pieselor. La sfârșitul procesului de polimerizare, se formează o structură plastică omogenă puternică, care nu are limite pronunțate ale articulațiilor.

Amestecuri de polimeri fluide pentru ferestre pot avea o varietate de culori și nuanțe. Disponibil in materiale transparente. Materialul întărit nu se va estompa sau se va micșora în timp, făcând etanșarea mai bună și mai durabilă decât umplutura cu silicon.

Materiale plastice bicomponente turnate prin injecție

Una dintre cele mai populare aplicații pentru amestecurile de polimeri lichizi este producerea diferitelor piese prin turnarea materialului în formele corespunzătoare. Plasticul lichid pentru turnare este un amestec din două componente format dintr-o bază și un întăritor, care, interacționând între ele, se formează. Materialul este utilizat pe scară largă pentru fabricarea unor astfel de produse:

• blocuri de construcție;
• structuri de fațadă;
• elemente decorative în relief;
• sculpturi, măști și alte produse de artă volumetrică;
• role, role, roți;
• plăci pentru căptușirea structurilor metalice;
• elemente de căptușeală rezistente chimic ale rezervoarelor și containerelor;
• proteze medicale;
• bucșe anti-vibrații, garnituri și duze.

După turnare în matrițe, plasticul lichid bicomponent se polimerizează și se întărește, repetând exact cele mai mici detalii ale matricei. După extragerea din matriță, suprafața produsului poate fi rafinată în continuare mod mecanizat sau manual.

Ușurința de prelucrare face ca acest material să fie popular printre lucrătorii din specialitățile creative.

Tipurile și clasele de polimeri turnați diferă între ele în ceea ce privește viteza de întărire, gradul de densitate, plasticitate, rezistență, duritate, precum și soluțiile de culoare și nivelul de transparență. Produsele obținute prin turnarea plasticului lichid au performanțe superioare produselor din cauciuc, cauciuc, gips și amestecuri de beton.

Orice element poate fi în mai multe stări diferite, sub rezerva unele condiţii externe. Topirea și solidificarea corpurilor cristaline sunt principalele modificări în structura materialelor. Un bun exemplu este apa, care poate fi în stare lichidă, gazoasă și solidă. Aceste forme diferite numită agregată (din greacă. „eu leg”) state. Starea de agregare este formele unui element, care diferă prin natura aranjamentului particulelor (atomilor), care nu își schimbă structura.

In contact cu

Cum se întâmplă schimbarea

Există mai multe procese care caracterizează schimbarea formei diverse substante:

• întărire;
• fierbere;
• (de la o formă solidă imediat la una gazoasă);
• evaporare;
• siguranța;
• condensare;
• desublimare (trecerea inversă de la sublimare).

Fiecare transformare este caracterizată de anumite condiții care trebuie îndeplinite pentru o tranziție de succes.

Formule

Ce proces se numește termic? Oricare, în care există o schimbare a stărilor agregate ale materialelor, deoarece în ele mare rol temperatura joacă. Orice schimbare termică are opusul ei: de la lichid la solid și invers, de la solid la vapori și invers.

Important! Aproape tot procese termice reversibil.

Există formule prin care poți determina care va fi căldura specifică, adică căldura necesară pentru a schimba 1 kg de solid.

De exemplu, formula de solidificare și topire este: Q=λm, unde λ este căldura specifică.

Și aici este formula pentru afișarea procesului de răcire și încălzire - Q \u003d cmt, unde c - căldura specifică- cantitatea de căldură pentru a încălzi 1 kg de material cu un grad, m este masa și t este diferența de temperatură.

Formula pentru condensare și vaporizare: Q=Lm, unde căldura specifică este -L și m este masa.

Descrierea proceselor

Topirea este una dintre metodele de deformare a structurii, trece de la solid la lichid. Se procedează aproape în același mod în toate cazurile, dar în două moduri diferite:

• elementul este încălzit extern;
• încălzirea vine din interior.

Aceste două metode diferă în funcție de instrumente: în primul caz, substanțele sunt încălzite într-un cuptor special, iar în al doilea, trec curent prin obiect sau îl încălzesc inductiv, plasându-l într-un câmp electromagnetic cu frecvențe înalte.

Important! Distrugerea structurii cristaline a materialului și apariția unor modificări în acesta duce la starea lichidă a elementului.

Folosind instrumente diferite, puteți realiza același proces:

• temperatura crește;
• rețeaua cristalină se modifică;
• particulele se îndepărtează unele de altele;
• apar alte încălcări ale rețelei cristaline;
• legăturile interatomice sunt rupte;
• se formează un strat cvasi-lichid.

După cum a devenit deja clar, temperatura este principalul factor datorită căruia se modifică starea elementului. Punctul de topire este împărțit în:

• plămâni - nu mai mult de 600 ° C;
• mediu - 600-1600 ° C;
• strâns - peste 1600 ° С.

Instrumentul pentru această lucrare este ales în funcție de apartenența unuia sau altui grup: cu cât este mai necesar să încălziți materialul, cu atât mecanismul ar trebui să fie mai puternic.

Cu toate acestea, ar trebui să fiți atenți și să verificați datele cu sistemul de coordonate, de exemplu, temperatura critică a mercurului solid este -39 ° C, iar alcoolul solid - -114 ° C, dar cea mai mare dintre ele va fi -39 ° C , deoarece acest număr este mai aproape de zero.

Un indicator la fel de important este punctul de fierbere, la care fierbe lichidul. Această valoare este egală cu căldura vaporilor formați deasupra suprafeței. Acest indicator este direct proporțional cu presiunea: cu o creștere a presiunii, punctul de topire crește și invers.

Materiale auxiliare

Fiecare material are propriii indicatori de temperatură la care se schimbă forma, iar pentru fiecare dintre ei este posibil să-și întocmească propriul program de topire și solidificare. În funcție de rețeaua cristalină, indicatorii se vor schimba. De exemplu, graficul de topire a gheții arată că are nevoie de foarte puțină căldură, așa cum se arată mai jos:

Graficul arată raportul dintre cantitatea de căldură (vertical) și timpul (orizontal) necesară pentru a topi gheața.

Tabelul arată cât este nevoie pentru a topi cele mai comune metale.

Diagrama de topire și alte materiale auxiliare sunt esențiale în timpul experimentelor pentru a urmări modificările de poziție ale particulelor și pentru a sesiza începutul modificării formei elementelor.

solidificarea corpurilor

Întărirea este schimbarea formei lichide a unui element într-o formă solidă. Stare necesară este scăderea temperaturii sub punctul de îngheț. În timpul acestei proceduri, se poate forma o structură cristalină de molecule, iar apoi schimbarea stării se numește cristalizare. În acest caz, elementul în formă lichidă trebuie să se răcească la temperatura de solidificare sau cristalizare.

Topirea și solidificarea corpurilor cristaline se realizează la aceleasi conditii mediu: cristalizează la 0 °C, iar gheața se topește la același indicator.

Iar în cazul metalelor: fier necesar 1539°С pentru topire si cristalizare.

Experiența demonstrează că pentru solidificare o substanță trebuie să elibereze o cantitate egală de căldură, ca în transformarea inversă.

În același timp, moleculele sunt atrase unele de altele, formând o rețea cristalină, incapabile să reziste, deoarece își pierd energia. Astfel, căldura specifică determină câtă energie este necesară pentru a transforma un corp stare lichida si cat de mult iese in evidenta in timpul intaririi.

Formula de întărire - acesta este Q = λ*m. În timpul cristalizării, semnului Q este adăugat un semn minus, deoarece corpul în acest caz eliberează sau pierde energie.

Studiem fizica - grafice de topire și solidificare a substanțelor

Procese de topire și solidificare a cristalelor

Concluzie

Toți acești indicatori ai proceselor termice trebuie cunoscuți pentru o înțelegere profundă a fizicii și înțelegerea proceselor naturale primitive. Este necesar să le explicăm elevilor cât mai devreme posibil, folosind mijloace improvizate ca exemple.

Vă prezentăm atenției o lecție video cu tema „Topirea și solidificarea corpurilor cristaline. Program de topire și solidificare. Aici începem studiul unui nou subiect extins: „Stări agregate ale materiei”. Aici vom defini conceptul de stare de agregare, luăm în considerare exemple de astfel de organisme. Și luați în considerare denumirile și care sunt procesele în care substanțele trec de la o stare de agregare la alta. Să ne oprim mai în detaliu asupra proceselor de topire și cristalizare solideși întocmește un grafic de temperatură al unor astfel de procese.

Subiect: Stări agregate ale materiei

Lecția: Topirea și solidificarea corpurilor cristaline. Diagrama de topire și întărire

Corpuri amorfe- corpuri în care atomii și moleculele sunt ordonate într-un anumit mod numai în apropierea zonei luate în considerare. Acest tip de aranjament de particule se numește ordin cu rază scurtă.

Lichide- substanțele fără o structură ordonată a aranjamentului particulelor, moleculele din lichide se mișcă mai liber, iar forțele intermoleculare sunt mai slabe decât în ​​solide. Cea mai importantă proprietate: păstrează volumul, își schimbă cu ușurință forma și iau forma vasului în care se află datorită proprietății de fluiditate (Fig. 3).

Orez. 3. Lichidul ia forma unui balon ()

gazele- substanțe ale căror molecule interacționează slab între ele și se mișcă aleatoriu, ciocnindu-se adesea între ele. Cea mai importantă proprietate: nu păstrează volumul și forma și ocupă întregul volum al vasului în care se află.

Este important să cunoaștem și să înțelegem cum se realizează tranzițiile între stările agregate ale substanțelor. Schema unor astfel de tranziții este prezentată în Figura 4.

1 - topire;

2 - întărire (cristalizare);

3 - vaporizare: evaporare sau fierbere;

4 - condensare;

5 - sublimare (sublimare) - trecere de la starea solidă la starea gazoasă, ocolind starea lichidă;

6 - desublimare - trecerea de la starea gazoasă la starea solidă, ocolind starea lichidă.

În lecția de astăzi, vom acorda atenție unor procese precum topirea și solidificarea corpurilor cristaline. Este convenabil să începem examinarea unor astfel de procese prin exemplul topirii și cristalizării gheții cel mai frecvent întâlnite în natură.

Dacă puneți gheață într-un balon și începeți să o încălziți cu un arzător (Fig. 5), veți observa că temperatura acesteia va începe să crească până ajunge la temperatura de topire (0 o C), atunci va începe procesul de topire, dar în același timp, temperatura gheții nu va crește și numai după încheierea procesului de topire a întregii gheațe, temperatura apei formate va începe să crească.

Orez. 5. Topirea gheții.

Definiție.Topire- procesul de trecere de la starea solidă la starea lichidă. Acest proces are loc la o temperatură constantă.

Temperatura la care se topește o substanță se numește punct de topire și este o valoare măsurată pentru multe solide și, prin urmare, este o valoare tabelară. De exemplu, punctul de topire al gheții este 0 o C, iar punctul de topire al aurului este de 1100 o C.

Procesul invers de topire - procesul de cristalizare - este, de asemenea, considerat convenabil prin exemplul de înghețare a apei și transformarea ei în gheață. Dacă luați o eprubetă cu apă și începeți să o răciți, atunci la început va exista o scădere a temperaturii apei până când ajunge la 0 o C, apoi va îngheța la o temperatură constantă (Fig. 6), iar după congelarea completă, răcirea în continuare a gheții formate.

Orez. 6. Apa de congelare.

Dacă procesele descrise sunt luate în considerare din punctul de vedere al energiei interne a corpului, atunci, în timpul topirii, toată energia primită de corp este cheltuită pentru distrugerea rețelei cristaline și slăbirea legăturilor intermoleculare, astfel, energia se cheltuiește nu pentru modificarea temperaturii, ci pentru modificarea structurii substanței și a interacțiunii particulelor sale. În procesul de cristalizare, schimbul de energie are loc în direcție inversă: corpul degajă căldură mediu inconjurator, iar energia sa internă scade, ceea ce duce la o scădere a mobilității particulelor, o creștere a interacțiunii dintre ele și solidificarea corpului.

Este util să poți reprezenta grafic procesele de topire și cristalizare a unei substanțe pe un grafic (Fig. 7).

De-a lungul axelor graficului sunt situate: axa absciselor - timpul, axa ordonatelor - temperatura substanței. Ca substanță studiată, vom lua gheață la o temperatură negativă, adică una care, la primirea căldurii, nu va începe imediat să se topească, ci va fi încălzită până la punctul de topire. Să descriem secțiunile din grafic, care reprezintă procese termice separate:

Starea inițială - a: încălzirea gheții la o temperatură de topire de 0 o C;

a - b: proces de topire la o temperatură constantă de 0 o C;

b - punct cu o anumită temperatură: încălzirea apei formate din gheață la o anumită temperatură;

Punct cu o anumită temperatură - c: apă de răcire până la punctul de îngheț 0 o C;

c - d: procesul de congelare a apei la o temperatură constantă de 0 o C;

d - starea finală: răcirea gheții până la o temperatură negativă.

Astăzi ne-am uitat la diverse state agregate substanțe și a acordat atenție proceselor precum topirea și cristalizarea. Pe urmatoarea lectie o sa discutam caracteristica principala procesul de topire și solidificare a substanțelor - căldura specifică de topire.

1. L. E. Gendenshtein, A. B. Kaidalov și V. B. Kozhevnikov, Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. Fizica 8. - M .: Mnemosyne.

2. Peryshkin A. V. Fizica 8. - M .: Bustard, 2010.

3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fizica 8. - M .: Educație.

1. Dicționare și enciclopedii despre academician ().

2. Curs de prelegeri „Fizică moleculară și termodinamică” ().

3. Colecția regională a regiunii Tver ().

1. Pagina 31: întrebările #1-4; p. 32: întrebările #1-3; pagina 33: exercițiile #1-5; p. 34: întrebările #1-3. Peryshkin A. V. Fizica 8. - M .: Gutarda, 2010.

2. O bucată de gheață plutește într-o oală cu apă. În ce condiții nu se va topi?

3. În timpul topirii, temperatura corpului cristalin rămâne neschimbată. Și ce se întâmplă cu energia internă a corpului?

4. Grădinari cu experiență în cazul înghețurilor nopții de primăvară în timpul înfloririi pomilor fructiferi seara udă abundent crengile cu apă. De ce reduce acest lucru în mod semnificativ riscul de a pierde recoltele viitoare?