Плавление и кристаллизация
Плавление — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое при нагревании, а кристаллизация — обратный переход при охлаждении. Во время этих процессов вещество получает или отдаёт теплоту, но его температура при постоянном давлении не изменяется.
Плавление начинается, когда твёрдое тело нагрето до своей температуры плавления. Получаемая теплота расходуется не на повышение температуры, а на изменение строения вещества: частицы ослабляют связи и переходят в более свободное жидкое состояние. При кристаллизации частицы образуют упорядоченную структуру, поэтому вещество отдаёт такое же количество теплоты, какое было затрачено на его плавление.
Количество теплоты зависит от массы вещества и его удельной теплоты плавления. Для плавления уже нагретого до температуры плавления тела используют формулу:
Здесь \(Q\) — количество теплоты, \(\lambda\) — удельная теплота плавления, \(m\) — масса вещества. Для кристаллизации тело отдаёт теплоту; если считать полученную теплоту положительной, можно записать \(Q=-\lambda m\). Знак «минус» показывает, что энергия выделяется.
Чтобы расплавить \(2\ \text{кг}\) льда при температуре плавления, если \(\lambda=334\ \text{кДж/кг}\), нужна теплота \(Q=\lambda m=334\cdot2=668\ \text{кДж}\). Если столько же воды кристаллизуется, выделится \(668\ \text{кДж}\).
Температура плавления измеряется в градусах и показывает, при какой температуре начинается переход. Удельная теплота плавления измеряется в Дж/кг и показывает, сколько энергии нужно для плавления \(1\ \text{кг}\) вещества без изменения температуры.
Что происходит с температурой чистого вещества во время плавления при постоянном давлении?
Главное
- Плавление — переход из твёрдого состояния в жидкое, кристаллизация — обратный переход.
- При постоянном давлении во время перехода температура чистого вещества постоянна.
- Количество теплоты рассчитывают по формуле \(Q=\lambda m\); при кристаллизации такая теплота выделяется.