5.3. Topirea și cristalizarea
Nu există un corp solid care să se opună creșterii temperaturii atâta timp cât vă place. Mai devreme sau mai târziu, o piesă solidă se transformă în lichid. De ce?
Pe măsură ce crește temperatura, moleculele se mișcă tot mai intens. Când este încălzit, nu numai că mărește energia moleculară cinetică a corpului, dar, de asemenea, energia potențială a atomilor săi, deoarece odată cu creșterea oscilațiilor de amplitudine atomi distanță de o distanță mai mare și se apropie unul de altul la o distanță mai scurtă, astfel încât energia de interacțiune a crește lor sarcină electrică. Cu creșterea temperaturii se produce în final un astfel de moment în menținerea ordine între atomii pendulare puternic devine imposibilă și distrugerea rețelei cristaline pornește de la acest punct, rezultând decolorare și ordine cu rază lungă. Solidul se topește. Punctele de topire ale unor substanțe sunt prezentate mai jos (Tabelul 5.3).
Punct de topire, ° C
Punct de topire, ° C
În timp ce topirea nu a început, temperatura corpului cu încălzire crește. De îndată ce se atinge punctul de topire, începe topirea, creșterea temperaturii se oprește și temperatura rămâne neschimbată până la terminarea procesului de topire. Cu o creștere suplimentară a temperaturii, topitura este încălzită ca un lichid omogen. Modificările de temperatură descrise în procesul de încălzire a corpului în funcție de timp sunt prezentate în Fig. 5.8.
Ca și transformarea lichidului în vapori, transformarea unui solid într-un lichid necesită căldură. Cantitatea de căldură necesară pentru trecerea unei unități de masă a cristalului într-o topitură de aceeași temperatură se numește căldura fuziunii. De exemplu, topirea unui kilogram de gheață necesită 3,33 · 105 J (80 kcal). Gheața se referă la numărul de corpuri care au o mare căldură de fuziune. Topirea gheții necesită de 10 ori mai multă energie decât topirea aceleiași cantități de plumb (adică consumul de energie pentru topire, care nu se încălzește până la punctul de topire). Din cauza căldurii mari a gheții topite, topirea zăpezii în primăvară încetinește, ceea ce salvează de consecințele distrugătoare ale inundațiilor de primăvară.
Trecerea inversă a materiei într-o stare solidă este posibilă atât din stare lichidă, cât și din cea gazoasă. În acest sens și în celălalt caz o tranziție are loc de la o stare lipsită de simetrie, în starea în care există simetrie (acest lucru se aplică ordinul cu rază lungă, care apare în cristale și în care nici lichidele nici gaze). Prin urmare, trecerea la o stare solidă trebuie să apară brusc la o anumită temperatură, spre deosebire de tranziția lichid-vapori, care poate apărea continuu. Procesul de formare a unui corp solid, cu lichid de răcire este un proces de formare a cristalului (cristalizare), și are loc la o anumita temperatura - temperatura de cristalizare. Întrucât în această transformare energia sistemului scade, o astfel de tranziție trebuie să fie însoțită de eliberarea energiei sub formă de căldură de cristalizare. Din legea conservării energiei rezultă că căldura topirii și căldura de cristalizare trebuie să fie egale una cu cealaltă.
Procesul de formare a cristalelor este ilustrat în Fig. 5.8 (curba a). Secțiunea 1 a curbei a corespunde unei scăderi a temperaturii lichidului atunci când căldura este îndepărtată din ea în timpul răcirii. Secțiunea orizontală 2 arată că, la o anumită valoare de temperatură, scăderea acesteia încetează, în ciuda faptului că îndepărtarea căldurii continuă. După un timp, temperatura începe să scadă din nou. Temperatura corespunzătoare secțiunii 2 este temperatura de cristalizare. Căldura eliberată în timpul cristalizării compensează eliminarea căldurii din substanță, ca urmare a încetinirii scăderii temperaturii în timpul cristalizării. După terminarea procesului de cristalizare, temperatura, acum a unui solid, începe din nou să scadă. De asemenea, observăm că prezența centrelor de cristalizare în faza lichidă joacă un rol important pentru debutul procesului de cristalizare.
Este posibil să se formeze cristalul direct din vapori. Această posibilitate este realizată în natură, când admirăm copaci decorați cu îngheț. Acest lucru dezvăluie, de asemenea, căldura latentă a tranziției, care, totuși, este întotdeauna mai mare decât căldura latentă de fuziune.
Articole similare
-
10 Ciudate, dar într-adevăr căile de lucru sunt mai puțin - corpul
-
Mâncărimea pielii corpului cauzei și a mijloacelor pentru tratamentul acesteia
Trimiteți-le prietenilor: