Ma'lumki, modda gazsimon, suyuq, qattiq holatda bo'lishi mumkin. Va u biridan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Eng oddiy misol - muzning bir bo'lagi eriydi, suyuqlikka, keyin esa bug'ga aylanadi. Bug'ga aylanishning butun jarayonida erish bosqichi juda qiziq va uning parametrlaridan biri eritishning o'ziga xos issiqligidir.

Agar erish qanday sodir bo'lishini eslasangiz, unda bir necha bosqichlarni ajratish mumkin. Misol tariqasida boshchilik qilaylik. Birinchi bosqichda qo'rg'oshin isitiladi, harorat 327 ga (erish nuqtasi) ko'tariladi. Erish boshlanganidan keyin uzoq vaqt davomida hech narsa sodir bo'lmaydi.

Qo'rg'oshinning harorati, unga berilgan issiqlikka qaramasdan, doimiy bo'lib qoladi va butun jarayon tugaguniga qadar shunday bo'ladi. Va shundan keyingina, isitishning davom etishi bilan harorat yana ko'tarila boshlaydi. Kuzatilgan rasmdan ba'zi xulosalar kelib chiqadi. Qattiq jismda barcha molekulalar ma'lum tartibda bo'lib, qo'shni molekulalar bilan qattiq bog'langan.

Ularning boshqa joyga erkin harakatlanishi uchun qo'shni molekulalar bilan aloqalar uzilishi kerak, bu erish jarayonida sodir bo'ladi. Buning uchun tana termoyadroviy issiqlik deb ataladigan ma'lum bir issiqlik tezligini o'tkazishi kerak. Har bir modda har xil miqdorda issiqlik talab qiladi. Buning sababi moddaning bir kilogramm moddani eritish uchun sarflangan issiqlik miqdori sifatida tavsiflangan o'ziga xos termoyadroviy issiqlik kabi xususiyatiga bog'liq. O'lchov birligi Joule / kilogrammdir.

Yuqorida aytib o'tilganidek, har bir material uchun bu qiymat boshqacha. erish qo'rg'oshin muz uchun bir xil qiymatdan farq qiladi. Va bu erda juda qiziq bir daqiqa paydo bo'ladi. Po'latning o'ziga xos termoyadroviy issiqligi o'rtacha 85 kJ / kg ni tashkil qiladi va suv (muz) uchun bir xil parametr o'rtacha 335 kJ / kg ni tashkil qiladi. Muz uchun ushbu parametrning yuqori qiymati tabiatning ajoyib sovg'asi deb hisoblanishi mumkin.

Darhaqiqat, bu tufayli barcha qorlar, muzlar bir zumda erimaydi, lekin hamma narsa uzoq vaqt davomida sodir bo'ladi. Aks holda, qor juda tez erib, suv toshqinlari ko'proq va halokatli bo'lar edi. Bundan tashqari, suvning bunday noyob xususiyatlari sayyoramizdagi iqlimni barqarorlashtirishga yordam beradi.

Ayrim materiallarning o'ziga xos termoyadroviy issiqligi to'g'risidagi ma'lumotlarga ega jadvallar mavjud. Ushbu qiymatni bilib, materialni eritish uchun qancha issiqlik kerakligini hisoblab chiqadi va erishni amalga oshirish uchun qancha yoqilg'i kerakligini aniqlaydi. Agar tana erish nuqtasiga qadar qizdirilsa, u holda issiqlik faqat erish uchun kerak bo'ladi va agar uning harorati erish nuqtasidan past bo'lsa, u holda moddani isitish uchun issiqlik kerak bo'ladi.

Bunday hisob-kitoblar ishlab chiqarish xarajatlarini hisoblash uchun sanoatda juda foydali.

Aytgancha, erigan modda soviganida, erishning teskari jarayoni sodir bo'ladi - kristallanish. Bunday holda, modda soviganida molekulalar orasidagi uzilgan aloqalar tiklanadi va issiqlik chiqariladi.

Moddaning erish jarayoni va bu jarayonda sodir bo'ladigan hodisalarni hisobga olgan holda, sintezning o'ziga xos issiqligi kabi tushuncha aniqlandi. Ushbu ko'rsatkich turli moddalar uchun taqqoslandi va muzdagi ushbu parametrning yuqori qiymati sayyoramiz iqlimiga qanday foydali ta'sir ko'rsatishi aniqlandi.

3-sahifa

273 K da muzning erishi va suv bug'lanishining solishtirma issiqliklari mos ravishda 0 33 va 2 5 MJ/kg ni tashkil qiladi.

Issiqlik izolyatsiyalangan idishdan havo tezda 0 C da suv bilan chiqariladi, bosimda 117% suv bug'langan va intensiv bug'lanish tufayli barcha bug'lanmagan suv muzlatilgan. Muz erishining solishtirma issiqligi 0 33 MJ/kg.

Isitgichi mi 1 kg suvning massasi bo'lgan tsiklik ishlaydigan mashinadan olinadigan maksimal ish Lmax qancha? boshlang'ich harorat T 373 K, muzlatgich esa - m2 - 1 kg muz T2 273 K haroratda, barcha muzlar erigan vaqtga qadar. Hozirgi vaqtda T suvning harorati qanday bo'ladi. Muzning o'ziga xos erish issiqligi q 335 kJ / kg ni tashkil qiladi, suvning solishtirma issiqligining haroratga bog'liqligi e'tiborga olinmaydi.

Erish va qotib qolish sodir bo'lgan issiqlik uzatish jarayonlarining ko'plab hisoblari tenglama yordamida amalga oshiriladi issiqlik balansi. Misol tariqasida, kalorimetr yordamida muz erishining solishtirma issiqligini aniqlashda bunday tenglama qanday tuzilganligini ko'rib chiqing.

0 S haroratda 100 g suv bo'lgan idishdan havo tezda chiqariladi; shu bilan birga, intensiv bug'lanish tufayli bug'lanmagan suv muzlab qoladi. Shu tarzda qancha suvni muzga aylantirish mumkin. 0 S / - 597 kal / g da bug'lanishning o'ziga xos issiqligi; muz erishining solishtirma issiqligi A 80 kal/g.Idish issiqlik izolyatsiyalangan hisoblanadi.

0 S haroratda t100 g suv massasi bo'lgan idishdan havo tezda chiqariladi; shu bilan birga, intensiv bug'lanish tufayli bug'lanmagan suv muzlab qoladi. Shu tarzda qanday suv massasini muzga aylantirish mumkin. 0 C / - 2 49 MJ / kg da bug'lanishning o'ziga xos issiqligi; muz erishining solishtirma issiqligi X 0 336 MJ/kg.Idish issiqlik izolyatsiyalangan hisoblanadi.

0 C da suv bug'lanishining solishtirma issiqligi 2,54 - 10e J / kg, muz erishining solishtirma issiqligi 3 35 105 J / kg ni tashkil qiladi.

Natijada paydo bo'lgan muz o'z nuqtai nazaridan farq qiladi jismoniy xususiyatlar dan oddiy muz, uning harorati 0 S ga teng. Maxsus issiqlik-10 C dan OS gacha bo'lgan harorat oralig'idagi suv cl 4 17 103 JDkg K ga teng); bu harorat oralig'ida muzning solishtirma issiqlik sig'imi c2 2 17 103 JDkg K); 0 S da muz erishining solishtirma issiqligi 3 32 105 J/kg ga teng.

V 2 l suyuq azot Dyuar idishida tt - 195 S haroratda saqlanadi. Azotning bug'lanishning solishtirma issiqligini aniqlang ga, agar ma'lum bo'lsa, xuddi shu idishda t ° C haroratda 40 g. muz 22 5 soat ichida eriydi. Suyuq azotning zichligi p 8 - 102 kg / m3; muz erishining solishtirma issiqligi X l 3 3 105 J / kg. Idish ichidagi issiqlik ta'minoti tezligi idishning tashqarisidagi va ichidagi harorat farqiga mutanosib bo'lsin.

Massasi M 0,1 kg, harorati t 20 C bo`lgan efir bug`lanishi natijasida 0 C da muzga aylanishi mumkin bo`lgan suvning m massasini aniqlang. Issiqlik almashinuvi faqat efir bilan suv o`rtasida sodir bo`ladi. Efirning solishtirma bug'lanish issiqligi g 3 8 105 J/kg, muz erishining solishtirma issiqligi A 3, 3 - 105 J/kg, suvning solishtirma issiqligi sv 4200 J/kg K, efir se 2100 J/kg K. .

-20 C haroratda og'irligi 6 kg bo'lgan muz bo'lagi 60 C haroratli suvga tushirildi; suvning massasi 10 kg. Muzning o'ziga xos issiqlik quvvati 2 1 kJ / (kg - K); muz erishining solishtirma issiqligi - 0 33 MJ / kg.

O'tga chidamli jismlarning (jismlar) o'ziga xos termoyadroviy issiqligini aniqlash yuqori harorat eritish) qiyin ishdir. Muz kabi past eriydigan kristallning o'ziga xos sintez issiqligini kalorimetr yordamida aniqlash mumkin. Energiyani saqlash qonunidan foydalanib, biz muz erishining o'ziga xos issiqligini aniqlashga imkon beradigan issiqlik balansi tenglamasini (§ 209) tuzamiz.

Muayyan ehtiyot choralariga rioya qilgan holda, suv 4 - 10 S haroratgacha o'ta sovutilishi mumkin. Suvning bu holati beqaror va har qanday buzilish bilan suv t ° C haroratli muzga aylanadi. suv haroratga bog'liq emas va 4 2 kJ / (kg - C) ga teng, muz erishining o'ziga xos issiqligi g 0 / 34 MJ / kg.

- 8 C haroratda olingan muz parchasi 18 C da 1 kg suv o'z ichiga olgan massasi 300 g guruch kalorimetriga tushiriladi. Suvning solishtirma issiqlik sig'imi 4 19 kJ / (kg - K), muz - 2 1 kJ / (kg - K ), guruch - 0 38 kJ / (kg - K); muz erishining solishtirma issiqligi 0 33 MJ/kg ga teng.

V2 l suyuq azot Dyuar idishida tl - - 195 S haroratda saqlanadi. Suyuq azo p8 zichligi 102 kg/m3; muz erishining solishtirma issiqligi Yal 3 3 - 105 J / kg. Idish ichidagi ms ning etkazib berish tezligi idishning tashqarisidagi va ichidagi harorat farqiga proportsional deb faraz qiling.

Harorat ko'tarilganda qattiq moddalar va suyuqliklar ko'tariladi kinetik energiya ularning zarralari: ular tezroq tebranishni boshlaydilar. Ma'lum bir modda uchun juda aniq bo'lgan ma'lum bir haroratda zarralar orasidagi tortishish kuchlari ularni kristall panjara tugunlarida ushlab turolmaydi (uzoq masofali tartib qisqa masofaga aylanadi), va kristall eriy boshlaydi, ya'ni. materiya suyuqlana boshlaydi.

Erish - moddaning qattiq holatdan suyuq holatga o'tish jarayoni.

Davolash - moddaning suyuqlikdan qattiq holatga o'tish jarayoni.

Erish jarayonida kristallning harorati doimiy bo'lib qoladi. Bu harorat deyiladi erish nuqtasi. Har bir moddaning o'ziga xos erish nuqtasi bor.

Tajriba: Ko'chadan (yoki muzlatgichdan) ular bir oz qor olib kelishadi va uning harorati o'zgarishini termometr bilan kuzatadilar. Ular dastlab qorning harorati ko'tarilishini, keyin esa erish jarayonida u doimiy bo'lib qolayotganini ko'rishadi (termometr ko'rsatkichlari o'zgarmaydi). Va faqat barcha qor eriganidan keyin hosil bo'lgan suvning harorati yana ko'tarila boshlaydi.

Erish paytida haroratning doimiyligi katta amaliy ahamiyatga ega, chunki u termometrlarni kalibrlash, qat'iy belgilangan haroratda eriydigan sigortalar va indikatorlarni yaratish imkonini beradi. Erish nuqtasini bilish turli moddalar sof maishiy nuqtai nazardan muhim: aks holda, bu qozon yoki idish gaz pechining olovida erimasligiga kim kafolat beradi?

Erish nuqtasi va unga teng qotib qolish harorati moddaning xarakterli belgisidir. Simob -39 o C haroratda eriydi va qattiqlashadi, shuning uchun Uzoq Shimolda simob termometrlari ishlatilmaydi. Ushbu kengliklarda simob termometrlari o'rniga spirtli termometrlar qo'llaniladi (-114 o C). Eng o'tga chidamli metall volfram (3420 o C).

Moddani eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori quyidagi formula bilan aniqlanadi:

, Bu erda m - moddaning massasi, sintezning solishtirma issiqligi.

j/kg

O'ziga xos termoyadroviy issiqlik - 1 kg moddaning erish nuqtasida erishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. Har bir moddaning o'ziga xos xususiyati bor. Jadvalda topilgan.

Moddaning erish nuqtasi bosimga bog'liq. Eriganda hajmi ortib boruvchi moddalar uchun bosimning oshishi erish nuqtasini oshiradi va aksincha. Suvda erish paytida hajm kamayadi va bosim oshganda muz pastroq haroratda eriydi.

Qattiqlashuv jarayonida atomlar yana ma'lum bir tartibda joylashadilar va qotib qolish issiqligi chiqariladi. Tana butunlay qotib qolishi bilanoq uning harorati pasayishni boshlaydi.

Chipta raqami 5.

Tegishli ma'lumotlar:

1. A. temperatura, ylgaldylyk, aua kozgalysynyn zhyldamdygy, infraqizil saulelen.
2. Qattiqlik - materiallarning past haroratlarda mo'rt sinishga qarshi turish qobiliyati.
3. Holat diagrammasi harorat-kontsentratsiya koordinatalarida qurilgan.
4. Van der Vaals izotermlari va ularni real izotermalar bilan solishtirish. kritik harorat. Van der Vaals gazining ichki energiyasi.
5. Bug'lanish va kondensatsiya. Nisbiy namlik va uni o'lchash. Qaynatish. Qaynatish harorati. Bug'lanishning o'ziga xos issiqligi.

Oldingi paragrafda biz muzning erishi va qotib qolish grafigini ko'rib chiqdik. Grafik muzning erishi paytida uning harorati o'zgarmasligini ko'rsatadi (18-rasmga qarang). Va faqat barcha muz eriganidan so'ng, hosil bo'lgan suyuqlikning harorati ko'tarila boshlaydi. Lekin, oxir-oqibat, erish jarayonida ham, muz isitgichda yonayotgan yoqilg'idan energiya oladi. Va energiyaning saqlanish qonunidan kelib chiqadiki, u yo'qolmaydi. Erish paytida yoqilg'ining energiya sarfi qancha?

Biz bilamizki, kristallarda molekulalar (yoki atomlar) qat'iy tartibda joylashgan. Biroq, hatto kristallarda ham ular termal harakatda (tebranishda). Tana qizdirilganda o'rtacha tezlik molekulyar harakat kuchayadi. Binobarin, ularning o'rtacha kinetik energiyasi va harorati ham ortadi. Grafikda bu AB bo'limi (18-rasmga qarang). Natijada molekulalarning (yoki atomlarning) tebranish diapazoni ortadi. Tananing erish haroratiga qizdirilganda, kristallarda zarrachalarning joylashishi tartibi buziladi. Kristallar shaklini yo'qotadi. Moddadan eriydi qattiq holat suyuqlikka.

Binobarin, kristall jism allaqachon erish nuqtasiga qizdirilgandan keyin oladigan barcha energiya kristalni yo'q qilishga sarflanadi. Shu munosabat bilan tana harorati ko'tarilishni to'xtatadi. Grafikda (18-rasmga qarang) bu miloddan avvalgi qism.

Tajribalar shuni ko'rsatadiki, bir xil massaga ega bo'lgan turli xil kristalli moddalarni erish nuqtasida suyuqlikka aylantirish uchun har xil miqdorda issiqlik kerak bo'ladi.

Og'irligi 1 kg bo'lgan kristall jismni erish nuqtasida to'liq suyuqlik holatiga o'tkazish uchun unga qancha issiqlik berilishi kerakligini ko'rsatadigan fizik miqdor deyiladi. o'ziga xos issiqlik erish.

Birlashishning solishtirma issiqligi l (yunoncha “lambda” harfi) bilan belgilanadi. Uning birligi 1 J/kg.

Tajribada erishning solishtirma issiqligini aniqlang. Shunday qilib, muzning solishtirma erish issiqligi 3,4 10 5 - ekanligi aniqlandi. Demak, 0 °C da olingan og'irligi 1 kg bo'lgan muz bo'lagini bir xil haroratdagi suvga aylantirish uchun 3,4 10 5 J energiya kerak bo'ladi. Va og'irligi 1 kg bo'lgan qo'rg'oshinning erish nuqtasida olingan novdani eritish uchun unga 2,5 10 4 J energiya kerak bo'ladi.

Shuning uchun erish nuqtasida moddaning ichki energiyasi suyuqlik holati Ko'proq ichki energiya qattiq holatda materiyaning bir xil massasi.

Erish uchun zarur bo'lgan Q issiqlik miqdorini hisoblash uchun kristall tanasi massasi m, erish nuqtasida olingan va normal atmosfera bosimi, siz l sintezning o'ziga xos issiqligini tana massasi m ga ko'paytirishingiz kerak:

Ushbu formuladan shuni aniqlash mumkin

l = Q / m, m = Q / l

Tajribalar shuni ko'rsatadiki, davolanganda kristalli modda eriganda so'rilgan issiqlikning aynan bir xil miqdori chiqariladi. Shunday qilib, 1 kg og'irlikdagi suvni 0 ° C haroratda qotishi paytida 3,4 10 5 J ga teng issiqlik miqdori chiqariladi. 1 kg og'irlikdagi muzning haroratda erishi uchun ham xuddi shunday issiqlik talab qilinadi. 0 ° C gacha.

Bir modda qotib qolganda, hamma narsa teskari tartibda sodir bo'ladi. Sovutilgan erigan moddadagi molekulalarning tezligi va shuning uchun o'rtacha kinetik energiyasi kamayadi. Jozibador kuchlar endi sekin harakatlanuvchi molekulalarni bir-biriga yaqin tuta oladi. Natijada, zarrachalarning joylashishi tartibli bo'ladi - kristall hosil bo'ladi. Kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan energiya saqlashga sarflanadi doimiy harorat. Grafikda bu EF qismidir (18-rasmga qarang).

Suyuqlikning boshidanoq chang zarralari kabi begona zarralar mavjud bo'lsa, kristallanish osonlashadi. Ular kristallanish markazlariga aylanadi. Oddiy sharoitlarda suyuqlikda kristallanishning ko'plab markazlari mavjud bo'lib, ular yaqinida kristallarning shakllanishi sodir bo'ladi.

4-jadval
Ayrim moddalarning o'ziga xos sintez issiqligi (normal atmosfera bosimida)

Kristallanish jarayonida energiya ajralib chiqadi va atrofdagi jismlarga o'tkaziladi.

m massali jismning kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori ham formula bilan aniqlanadi

Bunday holda, tananing ichki energiyasi kamayadi.

Misol. Choy tayyorlash uchun sayyoh qozonga og'irligi 2 kg va harorati 0 ° C bo'lgan muz qo'ydi. Bu muzni 100°C da qaynoq suvga aylantirish uchun qancha issiqlik kerak? Choynakni isitish uchun sarflangan energiya hisobga olinmaydi.

Agar turist tuynukdan muz o‘rniga bir xil haroratdagi bir xil massadagi suv olsa, qanday issiqlik miqdori kerak bo‘ladi?

Keling, masalaning shartini yozamiz va uni hal qilamiz.

Savollar

1. Moddaning tuzilishi haqidagi ta’limot asosida tananing erish jarayonini qanday tushuntirish mumkin?
2. Erish nuqtasiga qadar qizdirilgan kristall jismning erishi paytida yoqilg'i energiyasi nimaga sarflanadi?
3. Erishishning solishtirma issiqligi nimaga teng?
4. Moddaning tuzilishi haqidagi ta’limot asosida qotib qolish jarayonini qanday tushuntirish mumkin?
5. Erish nuqtasida olingan kristall jismni eritish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori qanday hisoblanadi?
6. Erish nuqtasi bo'lgan jismning kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorini qanday hisoblash mumkin?

12-mashq

Mashq qilish

1. Ikkita bir xil bankalarni pechka ustiga qo'ying. Biriga 0,5 kg og'irlikdagi suv quying, ikkinchisiga bir xil massadagi bir nechta muz kublarini qo'ying. Ikkala idishdagi suv qaynash uchun qancha vaqt ketishiga e'tibor bering. Tajribangiz haqida qisqacha ma'lumot yozing va natijalarni tushuntiring.
2. "Amorf jismlar" bandini o'qing. Erish amorf jismlar". Bu haqda hisobot tayyorlang.