Температура плавления и отвердевания

Плавление и отвердевание кристаллических тел. Объяснение процесса плавления на основе представлений о молекулярном строении вещества.Удельная теплота плавления. Ее единицы.

Переход вещества из тверд состояния в жидкое называют плавлением.

Температура, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества. У разных веществ она различна.

Лед, например, можно расплавить, при комнатной температуре.

Железо можно расплавить только в специальных печах, где достигается высокая температура.

Переход вещ-ва из жидкого состояния в тверд. называют отвердеванием или кристаллизацией

Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например вода кристаллизуется при 0° С, а чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539° С.

процесса плавления на основе представлений о молекулярном строении вещества:

В кристаллах молекулы или атомы расположены в строгом порядке.

Однако и в кристаллах они находятся в тепловом движении (колеблются)

При нагревании тела средняя скорость движения молекул возрастает, размах колебания атомов или молекул увеличивается. Когда тело нагревается до температуры плавления, то нарушается порядок в расположении частиц в кристаллах. Кристаллы теряют свою форму. Вещество плавится, переходя из твердого состояния в жидкое.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, что при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления обозначают l (Дж/кг)

Удельная теплота плавления льда: l = 3,4 ×10 5 Дж/кг, стали: 0,84×10 5 Дж/кг

Количество теплоты, необходимое для плавления и кристаллизации: Q = lm

При отвердевании выделяется такое же кол-ва вещ-ва, которое поглощается при его плавлении.

*При плавлении потенциальная энергия увеличивается, кинетическая не изменяется.

*При отвердевании потенциальная энергия уменьшается, кинетическая не изменяется.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9517 — Температура плавления и отвердевания | 7534 — Температура плавления и отвердевания или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ — ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ, температура, при которой вещество переходит из ТВЕРДОГО СОСТОЯНИЯ в жидкое. Температура плавления твердого вещества равна температуре замерзания жидкости, например, температура плавления льда, О °С, равна температуре… … Научно-технический энциклопедический словарь

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ — Температура перехода твердого кристаллического тела в жидкое состояние. Температура плавления при нормальном атмосферном давлении (1013,25 гПа, или 760 мм ртутного столба) называют точкой плавления … Большой Энциклопедический словарь

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ — (Тпл), температура равновесного фазового перехода крист. (твёрдого) тела в жидкое состояние при пост. внеш. давлении. Т. п. частный случай температуры фазового перехода I рода. В табл. приведены значения Т. п. ряда в в при норм. внеш. давлении… … Физическая энциклопедия

температура плавления — Температура системы «кристаллическое тело — жидкость» в состоянии фазового равновесия. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 103. Термодинамика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики… … Справочник технического переводчика

температура плавления — температура перехода твердого кристаллического тела в жидкое состояние. Температуру плавления при нормальном атмосферном давлении (1013,25 гПа, или 760 мм рт. ст.) называют точкой плавления. * * * ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ,… … Энциклопедический словарь

температура плавления — [melting (fusion) temperature] (Tпл, tпл) температура равновесного фазового перехода кристаллического (твердого) тела в жидкое при постоянном внешнем давлении. Температура плавления частный случай температуры фазового перехода 1 го рода. Значения … Энциклопедический словарь по металлургии

температура плавления — lydymosi temperatūra statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Temperatūra, kurioje kieta kristalinė medžiaga virsta skysčiu. atitikmenys: angl. fusion point; fusion temperature; melting point; melting temperature vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Читать также:  Фишки для соединения проводов

температура плавления — lydymosi temperatūra statusas T sritis chemija apibrėžtis Temperatūra, kurioje kieta kristalinė medžiaga virsta skysčiu. atitikmenys: angl. fusion point; fusion temperature; melting point; melting temperature rus. температура плавления; точка… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

температура плавления — melting temperature, Tm температура плавления. Oдна из основных характеристик данной молекулы ДНК (или гибридного ДНК/РНК дуплекса) температура, при которой происходит диссоциация 50% двойной спирали, специфична для ДНК данного вида организмов, т … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

температура плавления — lydymosi temperatūra statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. fusion temperature; melting temperature vok. Schmelzpunkttemperatur, f; Schmelztemperatur, f rus. температура плавления, f pranc. température de fusion, f … Fizikos terminų žodynas

1. Плавление. Теплота плавления. Плавление – переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое. Главными характеристиками плавления чистых веществ являются теплота плавления и температура (точка) плавления.

Теплота плавления – это энергия, необходимая для разрушения кристаллической решетки тела при температуре плавления. Теплота плавления, отнесенная к единице массы, называется удельной. Она обозначается Температура плавления и отвердеванияи измеряется в Джçкг. Теплота плавления на 1 моль, называется молярной. Она обозначается Температура плавления и отвердеванияи измеряется в Джçмоль. В таблице 27 приведены значения Температура плавления и отвердеванияи Температура плавления и отвердеванияпри температурах плавления под атмосферным давлением.

ратм = 1,01×10 5 ПаТаблица 27
Вещество Температура плавления и отвердевания Температура плавления и отвердевания Температура плавления и отвердеванияВещество Температура плавления и отвердевания Температура плавления и отвердевания Температура плавления и отвердевания
Алюминий0,02710,60,393Золото0,19713,20,067
Висмут0,20910,50,050Медь0,06413,60,213
Вода (лед)0,0186,00,332Олово0,1196,90,058
Вольфрам0,18434,00,185Ртуть0,2012,40,012
Железо0,05615,10,270Свинец0,2075,00,024

2. Температура плавления и отвердеванияТемпература плавления. Зависимость температуры плавления от давления также определяется уравнением Клапейрона – Клаузиуса. Температура плавления и отвердевания, (26.1)

где V1 – объем твердого тела, V2 – объем жидкости. У большинства простых веществ объем при плавлении увеличивается, поэтому отношение dTçdp > 0. С ростом внешнего давления температура плавления этих веществ растет (кривая 1 на рис.108). Так, ртуть, например, при р =10 4 атмосфер плавится при +12°С вместо -39°С. Но есть вещества, у которых объем при плавлении уменьшается. Это висмут Bi, галлий Ga, германий Ge, кремний Si, плутоний Pu, сурьма Sb, и соединения: Н2О, GaSb, InSb. У них с ростом внешнего давления температура плавления понижается (кривая 2 на рис.108). Так, у льда при повышении давления до 2000 атмосфер температура плавления понижается до -20°С.

Если при давлении р в пределах от ртр до ркр нагревать вещество дальше, то при пересечении кривой 3 жидкость закипит. Жидкая фаза перейдет в паровую.

3. Температура плавления и отвердеванияДиаграмма плавленияэто кривая, иллюстрирующая зависимость температуры Т от времени Температура плавления и отвердеванияпри нагревании.

На рис.109 показана диаграмма плавления олова Sn (линия 1). Характерным для диаграмм плавления кристаллических веществ является наличие горизонтального участка изотермы. В начале изотермы в момент времени tн начинается плавление, в конце в момент времени tк заканчивается. После этого идет нагрев жидкости.

Если нагреватель имеет постоянную во времени тепловую мощность q, то длина участка плавления Dtпл = tкtн однозначно связана с углами наклона участков нагревания вещества в твердом (0®tн ) и в жидком состояниях (tн ®).

Например, при нагревании твердого тела массой m, имеющего удельную теплоемкость cт, справедливо равенство: q×Dtт = ст×Dt. (26.2)

Здесь Dtт — время нагревания твердого тела, Dt — повышение температуры за это время. Отсюда выразим угловой коэффициент Кт участка нагревания тела. Температура плавления и отвердевания. (26.3)

Читать также:  Как прозвонить igbt транзистор мультиметром

В процессе плавления должно выполнятся условие: qDtпл = lm. (26.4)

У большинства веществ теплоемкость в твердом и жидком состояниях разная. Поэтому отличаются и углы наклона соответствующих участков. У олова (рис.109) удельная теплоемкость при плавлении практически не меняется и составляет 243 Дж/кг.

Кривая 2 (штриховая линия) на рис.109 показывает изменение температуры аморфных тел (лабораторное стекло, с = 840 Дж/кг). В отличие от кристаллических аморфные тела не имеют точек плавления, их кривые нагревания не имеют горизонтальных плато. С повышением температуры вязкость аморфных тел постепенно уменьшается.

4. Диаграмма кристаллизации вещества из жидкого состояния зеркально симметрична диаграмме плавления (рис.110). Если от вещества отнимается ежесекундно то же количество тепла q, что и сообщалось при плавлении, диаграмма повторяет диаграмму плавления в обратном направлении во всех деталях, за исключением начала кристаллизации. Здесь для запуска процесса кристаллизации температура на какое-то время делается ниже точки кристаллизации. Когда кристалл нагревается до температуры плавления, он начинает немедленно плавиться. Невозможно реализовать состояние перегретого кристалла, температура которого была бы выше точки плавления. Температура плавления и отвердеванияА вот при охлаждении может реализоваться состояние переохлажденной жидкости, температура которой ниже точки кристаллизации. Это метастабильное состояние. Оно возникает тогда, когда в жидкости нет центров кристаллизации. Так, например, тщательно очищенную воду можно охладить без сотрясения до температуры -10°С. Но если в такую воду бросить кристаллики льда или просто встряхнуть сосуд, то вода быстро затвердевает, причем температура резко поднимается до 0°С.

Если температура затвердевшей жидкости понижается при естественном остывании, то по мере приближения ее к температуре окружающей среды ежесекундные потери тепла становятся все меньше. Поэтому кривая температуры приближается к экспоненте.

Чтобы молекулы жидкости могли образовать кристаллическую решетку, они должны иметь возможность перемешаться –двигаться в каком-то направлении, менять ориентацию. Поэтому скорость кристаллизации переохлажденной жидкости даже при наличии зародышей сильно зависит от вязкости жидкости, которая тем больше, чем ниже температура жидкости.

В вязких жидкостях при больших переохлаждениях скорость кристаллизации может сделаться практически равной нулю. Вещество твердеет, приобретает отличный от нуля модуль сдвига, а с точки зрения молекулярной структуры по-прежнему остается жидкостью.

К таким переохлажденным жидкостям относятся, например, стекло, плавленый кварц, плавленый сахар, битумы, твердые полимеры. В отличие от кристаллических эти твердые вещества называются аморфными.

5. Моно- и поликристаллы. Если число зародышей в жидкости невелико и они находятся далеко друг от друга, то на каждом из зародышей может сформироваться монокристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решетку и четко выраженную анизотропию свойств. Если процесс кристаллизации происходит медленно в равновесных условиях, то монокристаллы приобретают естественную огранку, обусловленную его атомно-кристаллической структурой. В природе встречаются монокристаллы кварца, каменной соли, исландского шпата, алмаза и др.

Многие монокристаллы обладают ценными свойствами, поэтому изделия из них находят широкое применение. Например, алмаз предельно тверд, флюорит (CaF2) прозрачен для широкого диапазона длин волн, кварц – пьезоэлектрик. Наряду с природными все шире применяются монокристаллы, полученные промышленными методами: полупроводниковые, оптические (рубина, флюорита, фтористого лития), тугоплавкие (шпинеля, рутила) и др.

В обычных условиях число зародышей в кристаллизующейся жидкости велико, поэтому образуется поликристалл – агрегат из множества мелких монокристаллов. Если на процесс кристаллизации не накладывалось внешнее воздействие, то все кристаллические зерна ориентируются беспорядочно. В результате поликристалл изотропен, его свойства одинаковы по всем направлениям. Поликристаллами являются металлы, сплавы, минералы, керамики.

Читать также:  Самый простой сварочный инвертор тимвала

Наличие границ зерен влияет на физические свойства поликристаллов. По сравнению с монокристаллами уменьшается предел прозрачности, увеличивается электрическое сопротивление и т.д.

6. Диаграммы равновесия. Тройная точка. При любых давлении и температуре пар и твердое тело могут находиться в динамическом равновесии, как пар и жидкость. Давление насыщенного пара над твердым телом быстро уменьшается с понижением температуры, так что у многих твердых тел, например, у металлов, керамик, минералов, упругость насыщенных паров при обычных температурах ничтожно мала.

Температура плавления и отвердеванияТеоретически пары любого простого вещества могут существовать при всех температурах вплоть до абсолютного нуля. С ростом температуры равновесное давление паров над твердым телом повышается. При достижении некоторой температуры Ттр твердое тело будет к тому же плавиться. Поэтому в этой точке все три фазы – твердая, жидкая и газообразная – находятся в равновесии и при сохранении Ттр и давления ртр постоянными могут существовать сколь угодно долго. Это состояние на диаграмме равновесия называют тройной точкой.

С ростом температуры выше Ттр кривая равновесия раздваивается (рис.111). При одной и той же температуре может быть равновесие между жидкостью и паром, а при большем давлении – между жидкостью и твердым телом. Все три кривые делят плоскость Р, Т на три области: 1 – пар, 2 – жидкость, 3 – твердое тело.

Кривая равновесия 1 – 2 называется кривой испарения, 2 – 3 кривой плавления,

1 – 3 кривой возгонки. Штриховой линией показана кривая плавления веществ, объем которых при плавлении уменьшается (H2O, Bi, Ga, Ge, Si, Pu, Sb, GaSb, InSb).

Кривая возгонки ограничена по температуре точками О и Ттр. Кривая испарения ограничена точками Ттр и Ткр. Кривая плавления ограничена только снизу точкой Ттр. Опыт не позволяет пока установить верхнюю границу этой кривой.

У воды температура в тройной точке на 0,01 К выше температуры плавления при нормальных условиях и составляет Ттр = 273,16 К, давление ртр = 609 Па (4,6 мм рт. ст.). Температуры тройных точек некоторых веществ используются в качестве реперных при построении термометрических шкал. В таблице 27 приведены значения температуры и давления в тройной точке для некоторых веществ.

Таблица 27
ВеществоТемпература тройной точкиДавление насыщенного пара в тройной точке
К°СПаатм
Аммиак NH3195,42-77,730,060
Ацетон CH3COCH3178,9-94,32,12,2×10 -6
Вода H2O273,160,016,02×10 -3
Метан СН490,66-182,490,115
Оксид углерода СО2216,55-56,6051,7×10 45,11
Эфир этиловый (СН3СН2)2СО152,9-110,30,838,5×10 -6

Как видно из диаграммы равновесия (рис.111), вещество может переходить в пар как из жидкого состояния, так и из твердого. Это зависит от давления и температуры. Если давление меньше ртр, то вещество, будучи даже в жидком состоянии, бурно испаряясь даже при недостатке тепла, остывает и кристаллизуется. Испарение переходит в возгонку.

Так, например, у углекислоты Ттр = -56,6°С, а ртр = 5,1 атм. Поэтому при атмосферном давлении углекислота находится только в твердом состоянии.

Тело может перейти из твердого в газообразное состояние как возгонкой, так и последовательно плавлением и испарением. Но теплота фазового перехода одна и та же (при одной и той же температуре). d = l +r, D = L + Â (26.6)

Дата добавления: 2018-03-20 ; просмотров: 207 ;

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *