Është një fakt i njohur që një substancë mund të jetë në një nga gjendjet - e gaztë, e lëngshme, e ngurtë. Dhe mund të lëvizë nga njëra në tjetrën. Shembulli më i thjeshtë - një copë akulli shkrihet, shndërrohet në lëng dhe më pas në avull. Në gjithë këtë proces të shndërrimit në avull, faza e shkrirjes është shumë interesante dhe një nga parametrat e saj është nxehtësia specifike e shkrirjes.

Nëse mbani mend se si ndodh shkrirja, atëherë mund të dallohen disa faza. Le të marrim plumbin si shembull. Në fazën e parë, plumbi nxehet, temperatura rritet në 327 (pika e shkrirjes). Pasi ka filluar shkrirja, asgjë nuk ndodh për një kohë të gjatë.

Temperatura e plumbit, pavarësisht nga nxehtësia që i jepet, mbetet konstante dhe mbetet e tillë derisa të përfundojë i gjithë procesi. Dhe vetëm pas kësaj, me ngrohje të vazhdueshme, temperatura fillon të rritet përsëri. Nga fotografia e vëzhguar rrjedhin disa përfundime. Në një trup të ngurtë, të gjitha molekulat janë në një rend të caktuar dhe janë të lidhura ngushtë me molekulat fqinje.

Në mënyrë që ato të lëvizin lirshëm në një vend tjetër, duhet të prishen lidhjet me molekulat fqinje, gjë që ndodh gjatë procesit të shkrirjes. Për ta bërë këtë, trupi duhet të transferojë një shpejtësi të caktuar të nxehtësisë, e quajtur nxehtësia e shkrirjes. Çdo substancë do të kërkojë një sasi të ndryshme nxehtësie. Arsyeja është për shkak të një vetie të tillë të një substance si nxehtësia specifike e shkrirjes, e cila përcaktohet si sasia e nxehtësisë së shpenzuar për shkrirjen e një kilogrami të një lënde. Njësia matëse është Xhaul/kilogram.

Siç është përmendur tashmë, për secilin material kjo vlerë është e ndryshme. shkrirja e plumbit është e ndryshme nga e njëjta vlerë për akullin. Dhe këtu lind një moment shumë kurioz. Nxehtësia specifike e shkrirjes së çelikut është mesatarisht 85 kJ/kg, dhe për ujin (akullin) i njëjti parametër është mesatarisht 335 kJ/kg. Për akullin, një vlerë e lartë e këtij parametri mund të konsiderohet një dhuratë e shkëlqyer nga natyra.

Në të vërtetë, falë kësaj, e gjithë bora, akulli nuk shkrihet menjëherë, por gjithçka ndodh për një kohë të gjatë. Përndryshe, bora do të shkrihej shumë shpejt, dhe përmbytjet do të ishin më të bollshme dhe shkatërruese. Për më tepër, vetitë e tilla unike të ujit kontribuojnë në stabilizimin e klimës në planet.

Ekzistojnë tabela me të dhëna për nxehtësinë specifike të shkrirjes së materialeve individuale. Duke ditur këtë vlerë, llogaritet se sa nxehtësi nevojitet për të shkrirë materialin dhe për të përcaktuar se sa karburant nevojitet për të kryer shkrirjen. Nëse trupi nxehet deri në pikën e shkrirjes, atëherë nxehtësia nevojitet vetëm për shkrirjen, dhe nëse temperatura e tij është nën pikën e shkrirjes, atëherë nevojitet nxehtësia për të ngrohur lëndën në

Llogaritjet e tilla janë jashtëzakonisht të dobishme në industri për llogaritjen e kostove të prodhimit.

Nga rruga, kur substanca e shkrirë ftohet, ndodh procesi i kundërt i shkrirjes - kristalizimi. Në këtë rast, kur substanca ftohet, lidhjet e prishura midis molekulave rivendosen dhe nxehtësia lirohet.

Duke marrë parasysh procesin e shkrirjes së një lënde dhe fenomenet që ndodhin në këtë proces, u përcaktua një koncept i tillë si nxehtësia specifike e shkrirjes. Ky tregues u krahasua për substanca të ndryshme dhe u përcaktua se si vlera e lartë e këtij parametri në akull ka një efekt të dobishëm në klimën e planetit.

Faqe 3

Nxehtësitë specifike të shkrirjes së akullit dhe avullimit të ujit në 273 K janë përkatësisht 0 33 dhe 2 5 MJ/kg.

Ajri pompohet shpejt nga një enë e izoluar nga nxehtësia në të cilën uji është në 0 C, 117% e ujit është avulluar në një printim dhe për shkak të avullimit intensiv, i gjithë uji i paavulluar është ngrirë. Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 0 33 MJ/kg.

Sa është puna maksimale Lmax që mund të merret nga një makinë që funksionon ciklikisht, ngrohësi i së cilës është masa mi e 1 kg ujë në temperatura fillestare T 373 K, dhe frigoriferi - m2 - 1 kg akull në një temperaturë T2 273 K, deri në kohën kur i gjithë akulli është shkrirë. Sa do të jetë temperatura e ujit T në këtë moment. Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është q 335 kJ / kg, varësia e nxehtësisë specifike të ujit nga temperatura është neglizhuar.

Shumë llogaritje të proceseve të transferimit të nxehtësisë në të cilat ndodh shkrirja dhe ngurtësimi kryhen duke përdorur ekuacionin bilanci i nxehtësisë. Si shembull, merrni parasysh se si përpilohet një ekuacion i tillë kur përcaktoni nxehtësinë specifike të shkrirjes së akullit duke përdorur një kalorimetër.

Nga një enë në të cilën ka 100 g ujë në 0 C, ajri pompohet shpejt; në të njëjtën kohë, për shkak të avullimit intensiv, uji i paavulluar ngrihet. Sa ujë mund të shndërrohet në akull në këtë mënyrë. Nxehtësia specifike e avullimit në 0 C / - 597 cal / g; nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit A është 80 cal/g. Konsideroni enën të jetë e izoluar termikisht.

Nga një enë në të cilën ka një masë prej t100 g ujë në një temperaturë prej 0 C, ajri pompohet shpejt; në të njëjtën kohë, për shkak të avullimit intensiv, uji i paavulluar ngrihet. Çfarë mase uji mund të shndërrohet në akull në këtë mënyrë. Nxehtësia specifike e avullimit në 0 C / - 2 49 MJ / kg; nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit Х 0 336 MJ/kg Ena konsiderohet e izoluar termikisht.

Nxehtësia specifike e avullimit të ujit në 0 C është 2,54 - 10e J / kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 3 35 105 J / kg.

Akulli që rezulton është i ndryshëm në të vetitë fizike nga akull i rregullt, e cila ka një temperaturë prej 0 C. Nxehtësia specifike uji në intervalin e temperaturës nga - 10 C në OS është i barabartë me cl 4 17 103 JDkg K); kapaciteti termik specifik i akullit në këtë interval të temperaturës është c2 2 17 103 JDkg K); nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit në 0 C është 3 32 105 J/kg.

V 2 l azot i lëngshëm ruhet në një enë Dewar në temperaturë tt - 195 C. Përcaktoni nxehtësinë specifike të avullimit të azotit ha, nëse dihet se në temperaturën t ° C do të shkrihen 40 g akull. në të njëjtën anije brenda 22 5 orëve. Dendësia e azotit të lëngshëm p 8 - 102 kg / m3; nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit X l 3 3 105 J / kg. Supozoni se shkalla e furnizimit me nxehtësi brenda enës është proporcionale me ndryshimin e temperaturës jashtë dhe brenda enës.

Përcaktoni masën m të ujit që mund të shndërrohet në akull në 0 C nga avullimi i eterit, masa e të cilit është M 0,1 kg dhe temperatura t është 20 C. Shkëmbimi i nxehtësisë ndodh vetëm midis eterit dhe ujit. Nxehtësia specifike e avullimit të eterit g 3 8 105 J / kg, nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit A 3, 3 - 105 J / kg, nxehtësia specifike e ujit sv 4200 J / kg K, eteri se 2100 J / kg K .

Një copë akulli me peshë 6 kg në një temperaturë prej - 20 C u ul në ujë me një temperaturë prej 60 C; masa e ujit është 10 kg. Kapaciteti specifik i nxehtësisë i akullit është 2 1 kJ / (kg - K); nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit - 0 33 MJ / kg.

Përcaktimi i nxehtësisë specifike të shkrirjes së trupave zjarrdurues (trupa me temperaturë të lartë shkrirja) është një detyrë e vështirë. Nxehtësia specifike e shkrirjes së një kristali të tillë me shkrirje të ulët si akulli mund të përcaktohet duke përdorur një kalorimetër. Duke përdorur - ligjin e ruajtjes së energjisë, ne do të përpilojmë ekuacionin e bilancit të nxehtësisë (§ 209), i cili na lejon të përcaktojmë nxehtësinë specifike të shkrirjes së akullit.

Uji, duke iu nënshtruar disa masave paraprake, mund të ftohet në një temperaturë prej 4 - 10 C. Kjo gjendje e ujit është e paqëndrueshme dhe me çdo shqetësim, uji kthehet në akull me një temperaturë prej t ° C. Supozoni se nxehtësia specifike e uji nuk varet nga temperatura dhe është i barabartë me 4 2 kJ / (kg - C), dhe nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit g 0 / 34 MJ / kg.

Një copë akulli e marrë në një temperaturë prej -8 C ulet në një kalorimetër bronzi me masë 300 g që përmban 1 kg ujë në 18 C. Kapaciteti specifik i nxehtësisë së ujit është 4 19 kJ / (kg - K), akull - 2 1 kJ / (kg - K), tunxh - 0 38 kJ / (kg - K); nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 0 33 MJ/kg.

V2 l azot i lëngshëm ruhet në një enë Dewar në një temperaturë tl - - 195 C. Dendësia e azos së lëngshme p8 është 102 kg / m3; nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit Yal 3 3 - 105 J / kg. Supozoni se shkalla e furnizimit të ms brenda enës është proporcionale me ndryshimin e temperaturës jashtë dhe brenda enës.

Me rritjen e temperaturës të ngurta dhe lëngjet ngrihen energjia kinetike grimcat e tyre: ato fillojnë të lëkunden me një ritëm më të shpejtë. Në një temperaturë të caktuar, e cila është mjaft e përcaktuar për një substancë të caktuar, forcat e tërheqjes midis grimcave nuk janë më në gjendje t'i mbajnë ato në nyjet e rrjetës kristalore (rendi me rreze të gjatë kthehet në një rreze të shkurtër), dhe kristali fillon të shkrihet, d.m.th. lënda fillon të lëngëzohet.

Shkrirja - procesi i ndryshimit të një lënde nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të lëngshme.

Forcim - procesi i ndryshimit të një substance nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë.

Gjatë procesit të shkrirjes, temperatura e kristalit mbetet konstante. Kjo temperaturë quhet pika e shkrirjes. Çdo substancë ka pikën e vet të shkrirjes.

Një eksperiencë: Nga rruga (ose nga ngrirja) sjellin pak borë dhe vëzhgojnë ndryshimin e temperaturës së saj me një termometër. Ata shohin se në fillim temperatura e borës rritet, dhe më pas, në procesin e shkrirjes, ajo mbetet konstante (leximet e termometrit nuk ndryshojnë). Dhe vetëm pasi të jetë shkrirë e gjithë bora, temperatura e ujit të formuar fillon të rritet përsëri.

Qëndrueshmëria e temperaturës gjatë shkrirjes ka një rëndësi të madhe praktike, pasi lejon kalibrimin e termometrave, krijimin e siguresave dhe treguesve që shkrihen në një temperaturë të specifikuar rreptësisht. Njohja e pikës së shkrirjes substancave të ndryshme e rëndësishme nga pikëpamja thjesht shtëpiake: përndryshe, kush do të garantojë që kjo tenxhere apo tigan nuk do të shkrihet në zjarrin e një djegësi gazi?

Pika e shkrirjes dhe temperatura e ngurtësimit e barabartë me të janë një tipar karakteristik i një substance. Mërkuri shkrihet dhe ngurtësohet në një temperaturë prej -39 o C, prandaj termometrat e merkurit nuk përdoren në Veriun e Largët. Në vend të termometrave me merkur në këto gjerësi gjeografike përdoren termometra alkooli (-114 o C). Metali më zjarrdurues është tungsteni (3420 o C).

Sasia e nxehtësisë e nevojshme për shkrirjen e një substance përcaktohet nga formula:

, ku m është masa e substancës, është nxehtësia specifike e shkrirjes.

j/kg

Nxehtësia specifike e shkrirjes - sasia e nxehtësisë që nevojitet për të shkrirë 1 kg lëndë në pikën e shkrirjes së saj. Çdo substancë ka të vetin. Gjendet në tabelë.

Pika e shkrirjes së një substance varet nga presioni. Për substancat vëllimi i të cilave rritet me shkrirjen, një rritje e presionit rrit pikën e shkrirjes dhe anasjelltas. Në ujë, vëllimi zvogëlohet gjatë shkrirjes, dhe kur presioni rritet, akulli shkrihet në një temperaturë më të ulët.

Gjatë ngurtësimit, atomet përsëri rreshtohen në një rend të caktuar dhe nxehtësia e ngurtësimit lirohet. Sapo trupi ngurtësohet plotësisht, temperatura e tij fillon të bjerë.

Numri i biletës 5.

Informacione të ngjashme:

1. A. temperatura, ylgaldylyk, aua kozgalysynyn zhyldamdygy, infrakyzyl saulelen.
2. Fortësia - aftësia e materialeve për t'i rezistuar thyerjeve të brishta në temperatura të ulëta.
3. Diagrami i gjendjes është ndërtuar në koordinatat temperaturë-përqendrim.
4. Izotermat e Van der Waals dhe krahasimi i tyre me izotermat reale. temperaturë kritike. Energjia e brendshme e gazit van der Waals.
5. Avullimi dhe kondensimi. Lagështia relative dhe matja e saj. Duke zier. Temperatura e vlimit. Nxehtësia specifike e avullimit.

Në paragrafin e mëparshëm, ne shqyrtuam grafikun e shkrirjes dhe ngurtësimit të akullit. Grafiku tregon se ndërsa akulli po shkrihet, temperatura e tij nuk ndryshon (shih Fig. 18). Dhe vetëm pasi të jetë shkrirë i gjithë akulli, temperatura e lëngut që rezulton fillon të rritet. Por në fund të fundit, edhe gjatë procesit të shkrirjes, akulli merr energji nga karburanti që digjet në ngrohës. Dhe nga ligji i ruajtjes së energjisë rrjedh se ajo nuk mund të zhduket. Sa është konsumi i energjisë së karburantit gjatë shkrirjes?

Ne e dimë se te kristalet molekulat (ose atomet) janë të renditura në një rend të rreptë. Megjithatë, edhe në kristale ato janë në lëvizje termike (lëkundje). Kur trupi nxehet Shpejtësia mesatare lëvizja molekulare rritet. Rrjedhimisht, rritet edhe energjia mesatare kinetike dhe temperatura e tyre. Në grafik, ky është seksioni AB (shih Fig. 18). Si rezultat, diapazoni i dridhjeve të molekulave (ose atomeve) rritet. Kur trupi nxehet në temperaturën e shkrirjes, rendi në renditjen e grimcave në kristale do të shkelet. Kristalet humbasin formën e tyre. Substanca shkrihet nga gjendje e ngurtë në lëng.

Rrjedhimisht, e gjithë energjia që merr një trup kristalor pasi është ngrohur tashmë deri në pikën e shkrirjes harxhohet për shkatërrimin e kristalit. Në këtë drejtim, temperatura e trupit pushon së rrituri. Në grafikun (shih Fig. 18) ky është seksioni BC.

Eksperimentet tregojnë se për shndërrimin e substancave të ndryshme kristalore të së njëjtës masë në një lëng në një pikë shkrirjeje, kërkohet një sasi e ndryshme nxehtësie.

Një sasi fizike që tregon se sa nxehtësi duhet t'i jepet një trupi kristalor me një masë prej 1 kg për ta transferuar plotësisht atë në një gjendje të lëngshme në pikën e shkrirjes quhet ngrohje specifike shkrirja.

Nxehtësia specifike e shkrirjes shënohet me λ (gërma greke "lambda"). Njësia e saj është 1 J/kg.

Përcaktoni nxehtësinë specifike të shkrirjes në eksperiment. Kështu, u zbulua se nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është 3,4 10 5 - . Kjo do të thotë se për shndërrimin e një cope akulli me peshë 1 kg, të marrë në 0 ° C, në ujë me të njëjtën temperaturë, kërkohet 3,4 10 5 J energji. Dhe për të shkrirë një shufër plumbi që peshon 1 kg, e marrë në pikën e shkrirjes, do të marrë 2,5 10 4 J energji.

Prandaj, në pikën e shkrirjes, energjia e brendshme e një lënde në gjendje e lëngshme më shumë energjia e brendshme masë e njëjtë e materies në gjendje të ngurtë.

Për të llogaritur sasinë e nxehtësisë Q të nevojshme për shkrirjen trup kristalor masë m, e marrë në pikën e shkrirjes dhe normale presioni atmosferik, ju duhet të shumëzoni nxehtësinë specifike të shkrirjes λ me masën e trupit m:

Nga kjo formulë mund të përcaktohet se

λ = Q / m, m = Q / λ

Eksperimentet tregojnë se kur kurohet substancë kristalore lirohet saktësisht e njëjta sasi nxehtësie që përthithet kur shkrihet. Pra, gjatë ngurtësimit të ujit me peshë 1 kg në temperaturë 0 ° C, lirohet një sasi nxehtësie e barabartë me 3,4 10 5 J. Saktësisht e njëjta sasi nxehtësie kërkohet për shkrirjen e akullit me peshë 1 kg në një temperaturë. prej 0 ° C.

Kur një substancë ngurtësohet, gjithçka ndodh në rend të kundërt. Shpejtësia, dhe si rrjedhim, energjia mesatare kinetike e molekulave në një substancë të shkrirë të ftohur, zvogëlohet. Forcat tërheqëse tani mund të mbajnë molekulat ngadalë duke lëvizur afër njëra-tjetrës. Si rezultat, rregullimi i grimcave bëhet i renditur - formohet një kristal. Energjia e çliruar gjatë kristalizimit shpenzohet për mirëmbajtjen temperaturë konstante. Në grafik, ky është seksioni EF (shih Fig. 18).

Kristalizimi lehtësohet nëse grimcat e huaja, të tilla si grimcat e pluhurit, janë të pranishme në lëng që në fillim. Ato bëhen qendra kristalizimi. Në kushte normale, ka shumë qendra kristalizimi në një lëng, pranë të cilave ndodh formimi i kristaleve.

Tabela 4
Nxehtësia specifike e shkrirjes së substancave të caktuara (në presion normal atmosferik)

Gjatë kristalizimit, energjia lirohet dhe transferohet në trupat përreth.

Sasia e nxehtësisë që çlirohet gjatë kristalizimit të një trupi me masë m përcaktohet gjithashtu nga formula

Në këtë rast, energjia e brendshme e trupit zvogëlohet.

Shembull. Për të përgatitur çaj, turisti vendos në tenxhere akull me peshë 2 kg dhe me temperaturë 0 ° C. Sa nxehtësi nevojitet për ta kthyer këtë akull në ujë të vluar në 100°C? Energjia e shpenzuar për ngrohjen e kazanit nuk merret parasysh.

Çfarë sasie nxehtësie do të duhej nëse, në vend të akullit, një turist merrte ujë me të njëjtën masë në të njëjtën temperaturë nga vrima?

Le të shkruajmë gjendjen e problemit dhe ta zgjidhim atë.

Pyetje

1. Si të shpjegohet procesi i shkrirjes së trupit në bazë të doktrinës së strukturës së materies?
2. Për çfarë harxhohet energjia e karburantit gjatë shkrirjes së një trupi kristalor të ndezur deri në pikën e shkrirjes?
3. Cila është nxehtësia specifike e shkrirjes?
4. Si të shpjegohet procesi i ngurtësimit në bazë të doktrinës së strukturës së materies?
5. Si llogaritet sasia e nxehtësisë e nevojshme për shkrirjen e një trupi kristalor të marrë në pikën e shkrirjes?
6. Si të llogaritet sasia e nxehtësisë së çliruar gjatë kristalizimit të një trupi që ka një pikë shkrirjeje?

Ushtrimi 12

Ushtrimi

1. Vendosni dy kanaçe identike në sobë. Derdhni ujë me peshë 0,5 kg në njërën, vendosni disa kube akulli me të njëjtën masë në tjetrën. Vini re se sa kohë duhet që uji në të dy kavanozët të vlojë. Shkruani një përshkrim të shkurtër të përvojës suaj dhe shpjegoni rezultatet.
2. Lexoni paragrafin “Trupat amorfë. Shkrirja trupa amorfë". Përgatitni një raport për të.