Энергия фазового перехода
Энергия фазового перехода — это теплота, которая поглощается или выделяется веществом при переходе из одного агрегатного состояния в другое. При плавлении и парообразовании энергия поглощается, а при кристаллизации и конденсации — выделяется.
Энергия фазового перехода относится к количеству теплоты. Она расходуется не на повышение температуры, а на изменение взаимодействия между частицами вещества. Поэтому во время плавления или кипения температура чистого вещества при постоянном давлении обычно остаётся постоянной. Фазовые переходы рассматриваются в теме фазовых переходов.
Формулы
Для плавления или кристаллизации используют удельную теплоту плавления \(\lambda\). Для парообразования или конденсации — удельную теплоту парообразования \(r\). Модуль теплоты находят по формуле:
Здесь \(Q\) — количество теплоты, \(m\) — масса вещества, а \(q\) — удельная теплота соответствующего фазового перехода. Поэтому для плавления \(Q = \lambda m\), а для парообразования \(Q = rm\). Единица энергии — джоуль, удельной теплоты — \(\text{Дж/кг}\). Если учитывать направление передачи энергии, поглощённую теплоту считают положительной, а выделенную — отрицательной.
Чтобы расплавить \(2\ \text{кг}\) льда при температуре плавления, если \(\lambda = 3{,}3\cdot10^5\ \text{Дж/кг}\), нужна теплота \(Q = \lambda m = 3{,}3\cdot10^5\cdot2 = 6{,}6\cdot10^5\ \text{Дж}\). Лёд поглощает эту энергию, а при кристаллизации такая же энергия выделяется.
Энергия фазового перехода не равна теплоте нагревания: при нагревании без изменения состояния используют \(Q = cm\Delta t\), а при фазовом переходе — \(Q = qm\). На практике эти этапы могут входить в одну задачу о задачах на фазовые переходы.
Какую теплоту выделит при конденсации масса \(m\) пара?
Главное
- При фазовом переходе энергия изменяет агрегатное состояние вещества, а температура во время перехода не меняется.
- Для плавления и кристаллизации используют \(Q=\lambda m\), для парообразования и конденсации — \(Q=rm\).
- Поглощение теплоты считают положительным, выделение — отрицательным.