Le të kthehemi te grafiku i shkrirjes dhe kristalizimit të naftalinës (Fig. 198) dhe të marrim parasysh atë pjesë të tij që lidhet me ftohjen e naftalinës.

Kur naftalina e shkrirë ftohet, temperatura e saj ulet. Por si sapo naftalina fillon të ngurtësohet, rënia e temperaturës ndalon, edhe pse naftalina vazhdon t'ua lërë energjinë e brendshme trupave që e rrethojnë. Në fund të fundit, temperatura e tij është më e lartë se temperatura e këtyre trupave. Dhe derisa i gjithë naftalina të ngurtësohet, temperatura e tij nuk ndryshon. Por sapo të ngurtësohet gjithçka, temperatura do të fillojë të bjerë përsëri.

Ky fenomen shihet në çdo trup kristalor. Pse temperatura e një trupi kristalor nuk ulet gjatë ngurtësimit të tij?

Tashmë e dimë se në temperaturën e ngurtësimit, energjia e brendshme e një trupi në gjendje të lëngët është më e madhe se ajo energjia e brendshme në gjendje të ngurtë. Gjatë gjithë procesit të kurimit, energjia e tepërt e brendshme lirohet dhe rimbush energjinë e humbur për shkak të ftohjes. Prandaj, energjia mesatare e molekulave dhe, rrjedhimisht, temperatura e trupit mbeten të pandryshuara derisa derisa të përfundojë procesi i tharjes. Nga ky moment, temperatura e trupit të ngurtë do të fillojë të ulet, pasi humbja e energjisë së brendshme nuk do të rimbushet më.

Eksperimentet e kryera me kujdes tregojnë se gjatë ngurtësimit të një lënde kristalore, lirohet saktësisht e njëjta sasi nxehtësie që përthithet gjatë shkrirjes së saj. Kështu që, kur ngurtësohet uji me peshë 1 kg në një temperaturë prej 0 ° C Lirohet 3.4 10 6 J. Por saktësisht e njëjta sasi nxehtësie kërkohet për shkrirjen e akullit me peshë 1 kg në një temperaturë prej 0 °C.

Pyetje.

1. Si të shpjegohet se në procesin e ngurtësimit të një lënde, temperatura e saj 0 mbetet konstante?
2. Sa energji lirohet kur ngurtësohet 1 kg ujë?

Ushtrime.

1. Shkrirja e akullit u soll në një dhomë me një temperaturë prej 0°C. A do të vazhdojë të shkrihet akulli në këtë dhomë?
2. Copa akulli notojnë në një kovë me ujë. Temperatura totale e ujit dhe akullit është 0°C. A do të shkrihet akulli apo do të ngrijë uji? Nga çfarë varet?
3. Sa energji duhet për të shkrirë 4 kg akull në 0°C?
4. Sa energji nevojitet për të shkrirë 20 kg plumb në pikën e shkrirjes? Sa energji nevojitet për këtë nëse temperatura e fillimit plumbi 27°C?

Detyrat.

1. Vendosni dy kanaçe identike në sobë. Hidhni 0,5 kg ujë në njërën, vendosni 0,5 kg borë në tjetrën. Vini re se sa kohë duhet që uji të ziera në të dy brigjet. Shkruani një përshkrim të shkurtër të përvojës suaj dhe shpjegoni rezultatet.
2. Përgatitni një raport me temën "Gërdhja e metaleve" duke lexuar një paragraf të tillë në fund të tekstit shkollor.

Shumë vëmendje i është kushtuar transformimeve të ndërsjella të lëngjeve dhe gazeve. Tani merrni parasysh shndërrimin e trupave të ngurtë në lëngje dhe të lëngjeve në të ngurta.

Shkrirja e trupave kristalorë

Shkrirja është shndërrimi i një lënde nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të lëngshme.

Ekziston një ndryshim domethënës midis shkrirjes së trupave kristalorë dhe amorfë. Në mënyrë që një trup kristalor të fillojë të shkrihet, ai duhet të nxehet në një temperaturë që është mjaft specifike për secilën substancë, e quajtur pika e shkrirjes.

Për shembull, në kushte normale presioni atmosferik pika e shkrirjes së akullit është 0 °C, naftalina - 80 °C, bakri - 1083 °C, tungsteni - 3380 °C.

Që trupi të shkrihet, nuk mjafton ta ngrohni deri në pikën e shkrirjes; është e nevojshme të vazhdohet të furnizohet me nxehtësi, d.m.th., të rritet energjia e saj e brendshme. Gjatë shkrirjes, temperatura e trupit kristalor nuk ndryshon.

Nëse trupi vazhdon të nxehet pasi të jetë shkrirë, temperatura e shkrirjes së tij do të rritet. Sa më sipër mund të ilustrohet me një grafik të varësisë së temperaturës së trupit nga koha e nxehjes së tij (Fig. 8.27). Komplot AB korrespondon me ngrohjen e një trupi të ngurtë, seksionit horizontal dielli- procesi i shkrirjes dhe komploti CD - ngrohja e shkrirjes. Lakimi dhe pjerrësia e seksioneve të parcelës AB dhe CD varen nga kushtet e procesit (masa e trupit të nxehtë, fuqia e ngrohësit, etj.).

Kalimi i një trupi kristalor nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të lëngshme ndodh befas, befas - ose një trup i lëngshëm ose i ngurtë.

Shkrirja e trupave amorfë

Trupat amorfë sillen fare ndryshe. Kur nxehen, ato gradualisht, me rritjen e temperaturës, zbuten dhe përfundimisht bëhen të lëngshme, duke mbetur homogjene gjatë gjithë kohës së ngrohjes. Nuk ka një temperaturë të caktuar kalimi nga e ngurtë në të lëngshme. Figura 8.28 tregon një grafik të temperaturës kundrejt kohës gjatë kalimit të një trupi amorf nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të lëngshme.

Ngurtësimi i trupave kristalorë dhe amorfë

Transferimi i materies nga gjendje e lëngët në një të ngurtë quhet ngurtësim ose kristalizim(për trupat kristalorë).

Ekziston gjithashtu një ndryshim domethënës midis ngurtësimit të trupave kristalorë dhe amorfë. Kur një trup kristalor i shkrirë (shkrirë) ftohet, ai vazhdon të qëndrojë në gjendje të lëngët derisa temperatura e tij të bjerë në një vlerë të caktuar. Në këtë temperaturë, të quajtur temperatura e kristalizimit, trupi fillon të kristalizohet. Temperatura e trupit kristalor nuk ndryshon gjatë ngurtësimit. Vëzhgime të shumta kanë treguar se trupat kristalorë shkrihen dhe ngurtësohen në të njëjtën temperaturë të përcaktuar për secilën substancë. Me ftohjen e mëtejshme të trupit, kur i gjithë shkrirja ngurtësohet, temperatura e trupit do të ulet përsëri. Sa më sipër ilustrohet nga një grafik i varësisë së temperaturës së trupit nga koha e ftohjes së tij (Fig. 8.29). Komplot POR 1 AT 1 korrespondon me ftohjen e lëngshme, seksion horizontal AT 1 NGA 1 - procesi i kristalizimit dhe komploti C 1 D 1 - ftohja e trupit të ngurtë që rezulton nga kristalizimi.

Substancat nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë gjatë kristalizimit gjithashtu kalojnë papritur pa gjendje të ndërmjetme.

Ngurtësimi i një trupi amorf, siç është rrëshira, ndodh gradualisht dhe në mënyrë të barabartë në të gjitha pjesët e tij; rrëshira mbetet homogjene, pra forcim trupa amorfë- është vetëm një trashje graduale e tyre. Nuk ka temperaturë specifike të ngurtësimit. Figura 8.30 tregon një grafik të temperaturës së rrëshirës së pjekjes kundrejt kohës.

Në këtë mënyrë, substancat amorfe nuk kanë temperaturë të caktuar, shkrirje dhe ngurtësim.

Shkrirja - kalimi i trupit nga ai kristalor gjendje e ngurtë në lëng. Shkrirja ndodh me thithjen e nxehtësisë specifike të shkrirjes dhe është tranzicioni fazor lloji i parë.

Aftësia për t'u shkrirë i referohet vetitë fizike substancave

Në presion normal, tungsteni ka pikën më të lartë të shkrirjes midis metaleve (3422 ° C), substanca të thjeshta në përgjithësi - karboni (sipas burimeve të ndryshme 3500 - 4500 ° C) dhe midis substancave arbitrare - karabit hafnium HfC (3890 ° C). Mund të supozojmë se heliumi ka pikën më të ulët të shkrirjes: në presion normal, ai mbetet i lëngshëm në temperatura arbitrare të ulëta.

Shumë substanca në presion normal nuk kanë një fazë të lëngshme. Kur nxehen, ato kalojnë menjëherë përmes sublimimit në gjendje e gaztë.

Figura 9 - Shkrirja e akullit

Kristalizimi është procesi i kalimit fazor të një lënde nga një gjendje e lëngshme në një gjendje kristalore të ngurtë me formimin e kristaleve.

Një fazë është një pjesë homogjene e një sistemi termodinamik e ndarë nga pjesët e tjera të sistemit (fazat e tjera) nga një ndërfaqe, pas kalimit nëpër të cilin përbërje kimike, struktura dhe vetitë e materies ndryshojnë në kërcime.

Figura 10 - Kristalizimi i ujit me formimin e akullit

Kristalizimi është procesi i ndarjes së një faze të ngurtë në formën e kristaleve nga tretësirat ose shkrirjet; në industrinë kimike, procesi i kristalizimit përdoret për të marrë substanca në një formë të pastër.

Kristalizimi fillon kur arrihet një kusht i caktuar kufizues, për shembull, superftohja e një lëngu ose mbingopja e një avulli, kur shumë kristale të vegjël shfaqen pothuajse menjëherë - qendrat e kristalizimit. Kristalet rriten duke bashkuar atome ose molekula nga një lëng ose avull. Rritja e fytyrave të kristalit ndodh shtresë pas shtrese, skajet e shtresave atomike jo të plota (hapat) lëvizin përgjatë fytyrës gjatë rritjes. Varësia e shkallës së rritjes nga kushtet e kristalizimit çon në një shumëllojshmëri të formave të rritjes dhe strukturave kristalore (forma poliedrike, lamelare, acidike, skeletore, dendritike dhe forma të tjera, struktura lapsi, etj.). Në procesin e kristalizimit, në mënyrë të pashmangshme lindin defekte të ndryshme.

Numri i qendrave të kristalizimit dhe shpejtësia e rritjes ndikohen ndjeshëm nga shkalla e superftohjes.

Shkalla e superftohjes është niveli i ftohjes së një metali të lëngshëm nën temperaturën e kalimit të tij në një modifikim kristalor (të ngurtë). Është e nevojshme për të kompensuar energjinë nxehtësi latente kristalizimi. Kristalizimi primar është formimi i kristaleve në metale (dhe lidhje) gjatë kalimit nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë.

Nxehtësia specifike shkrirja (gjithashtu: entalpia e shkrirjes; ekziston gjithashtu një koncept ekuivalent i nxehtësisë specifike të kristalizimit) - sasia e nxehtësisë që duhet t'i jepet një njësie të masës së një lënde kristaline në një proces ekuilibër izobar-izotermik për ta transferuar atë. nga një gjendje e ngurtë (kristaline) në një lëng (të njëjtën sasi nxehtësie lirohet gjatë kristalizimit të një lënde).

Sasia e nxehtësisë gjatë shkrirjes ose kristalizimit: Q=ml

> Avullimi dhe zierja. Nxehtësia specifike e avullimit

Avullimi është procesi i kalimit të një lënde nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të gaztë (avulli). Procesi i avullimit është e kundërta e procesit të kondensimit (kalimi nga një gjendje avulli në një gjendje të lëngshme. Avullimi (avullimi), kalimi i një substance nga një fazë e kondensuar (e ngurtë ose e lëngshme) në një të gaztë (avulli); faza e rendit të parë tranzicionit.

Ekziston një koncept më i detajuar i avullimit në fizikën e lartë

Avullimi është një proces në të cilin sipërfaqja e një lëngu ose trup i fortë grimcat (molekulat, atomet) fluturojnë jashtë (shkëputen), ndërsa Ek > Ep.

Figura 11 - Avullimi mbi një filxhan çaji

Nxehtësia specifike e avullimit (avullim) (L) -- sasi fizike, që tregon sasinë e nxehtësisë që duhet t'i jepet 1 kg lëndë e marrë në pikën e vlimit për ta transferuar atë nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të gaztë. Nxehtësia specifike e avullimit matet në J/kg.

Zierja është procesi i avullimit në një lëng (kalimi i një lënde nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të gaztë), me shfaqjen e kufijve të ndarjes së fazës. Pika e vlimit në presionin atmosferik zakonisht jepet si një nga karakteristikat kryesore fiziko-kimike të një lënde kimikisht të pastër.

Zierja është një tranzicion i fazës së rendit të parë. Zierja ndodh shumë më intensivisht sesa avullimi nga sipërfaqja, për shkak të formimit të vatrave të avullimit, për shkak të të dyjave temperaturë të arritur vlimi dhe prania e papastërtive.

Procesi i formimit të flluskave mund të ndikohet nga presioni, valët e zërit, jonizimi. Në veçanti, është në parimin e zierjes së mikrovolumeve të lëngëta nga jonizimi gjatë kalimit të grimcave të ngarkuara që dhoma e flluskave funksionon.

Figura 12 - Ujë i vluar

Sasia e nxehtësisë gjatë vlimit, avullimit të lëngut dhe kondensimit të avullit: Q=mL