Теплота кристаллизации
Теплота кристаллизации — это количество теплоты, которое вещество выделяет при переходе из жидкого состояния в твёрдое. Например, при замерзании воды лёд отдаёт теплоту окружающей среде, хотя температура воды во время кристаллизации остаётся постоянной.
Кристаллизация является обратным процессом по отношению к плавлению и кристаллизации. Она происходит при определённой температуре, называемой температурой кристаллизации; для чистого вещества она совпадает с температурой плавления. Пока идёт фазовый переход, температура вещества не изменяется: выделяющаяся энергия уходит на изменение внутреннего строения вещества.
Формула
Количество теплоты, выделяемое при кристаллизации массы вещества, находят по формуле:
Здесь \(Q\) — модуль выделившегося количества теплоты, \(m\) — масса вещества, а \(\lambda\) — удельная теплота плавления. В Международной системе единиц \(Q\) измеряется в джоулях, \(m\) — в килограммах, \(\lambda\) — в джоулях на килограмм. Эта величина подробно рассматривается на странице «Удельная теплота плавления». Если количество теплоты записывают с учётом знака, то для вещества, которое отдаёт энергию, можно использовать \(Q=-\lambda m\).
При кристаллизации \(2\ \text{кг}\) вещества с удельной теплотой плавления \(100\ \text{кДж/кг}\) выделится \(Q=\lambda m=100\cdot2=200\ \text{кДж}\). Знак «минус» понадобился бы только при записи изменения энергии самого вещества.
Теплота кристаллизации зависит от массы вещества и вычисляется по формуле \(Q=\lambda m\). Удельная теплота плавления \(\lambda\) — характеристика самого вещества: это теплота, необходимая для плавления \(1\ \text{кг}\) вещества при температуре плавления. Она численно равна удельной теплоте кристаллизации, но процессы протекают в противоположных направлениях.
Что происходит с температурой чистого вещества во время кристаллизации при постоянном давлении?
Главное
- При кристаллизации жидкость превращается в твёрдое вещество и выделяет теплоту.
- Модуль выделившейся теплоты вычисляют по формуле \(Q=\lambda m\).
- Во время кристаллизации чистого вещества его температура постоянна и равна температуре плавления.