Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления разных веществ

На данном уроке мы изучим понятие «удельная теплота плавления». Эта величина характеризует количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества при температуре плавления, чтобы оно из твердого состояния перешло в жидкое (или наоборот).

Мы изучим формулу для нахождения количества теплоты, которое необходимо для плавления (или выделяется при кристаллизации) вещества.

Тема: Агрегатные состояния вещества

Урок: Удельная теплота плавления

Данный урок посвящён основной характеристике плавления (кристаллизации) вещества - удельной теплоте плавления.

На прошлом уроке мы затрагивали вопрос: как изменяется внутренняя энергия тела при плавлении?

Мы выяснили, что при подведении теплоты внутренняя энергия тела возрастает. Вместе с тем, мы знаем, что внутренняя энергия тела может характеризоваться таким понятием, как температура. Как нам уже известно, при плавлении температура не меняется. Поэтому может возникнуть подозрение, что мы имеем дело с парадоксом: внутренняя энергия увеличивается, а температура не меняется.

Объяснение этого факта довольно простое: вся энергия тратится на разрушение кристаллической решётки. Аналогично и в обратном процессе: при кристаллизации молекулы вещества объединяются в единую систему, при этом избыток энергии отдаётся и поглощается внешней средой.

В результате различных экспериментов удалось установить, что для одного и того же вещества требуется различное количество теплоты, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое.

Тогда было решено сравнить эти количества теплоты при одинаковой массе вещества. Это привело к появлению такой характеристики, как удельная теплота плавления.

Определение

Удельная теплота плавления - количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое.

Такая же величина выделяется и при кристаллизации 1 кг вещества.

Обозначается удельная теплота плавления (греческая буква, читается как «лямбда» или «ламбда»).

Единицы измерения: . В данном случае в размерности отсутствует температура, так как при плавлении (кристаллизации) температура не меняется.

Для вычисления количества теплоты, необходимого для плавления вещества, используется формула:

Количество теплоты (Дж);

Удельная теплота плавления (, которая ищется по таблице;

Масса вещества.

Когда тело кристаллизуется, пишется со знаком «-», так как тепло выделяется.

В качестве примера можно привести удельную теплоту плавления льда:

. Или удельную теплоту плавления железа:

.

То, что удельная теплота плавления льда получилась больше удельной теплоты плавления железа, не должно удивлять. Количество теплоты, которое необходимо тому или иному веществу для плавления, зависит от характеристик вещества, в частности, от энергии связей между частицами данного вещества.

На этом уроке мы рассмотрели понятие удельной теплоты плавления.

На следующем уроке мы научимся решать задачи на нагревание и плавление кристаллических тел.

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Физика, механика и т. п. ().
2. Классная физика ().
3. Интернет-портал Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

Домашнее задание

При плавлении происходит разрушение пространственной решетки кристаллического тела. На этот процесс расходуется определенное количество энергии от какого-нибудь внешнего источника. В результате внутренняя энергия тела в процессе плавления увеличивается.

Количество теплоты, необходимое для перехода тела из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называется теплотой плавления.

В процессе отвердевания тела, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается. Тело отдает теплоту окружающим телам. Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, поглощенное телом при плавлении (при температуре плавления), равно количеству теплоты, отданному этим телом при отвердевании (при температуре отвердевания).

Удельная теплота плавления

Теплота плавления зависит от массы плавящегося вещества и его свойств. Зависимость теплоты плавления от рода вещества характеризуют удельной теплотой плавления этого вещества.

Удельной теплотой плавления вещества называется отношение теплоты плавления тела из этого вещества к массе тела.

Обозначим теплоту плавления через Q пл , массу тела буквой т и удельную теплоту плавления буквой λ. Тогда

Таким образом, чтобы расплавить кристаллическое тело массой m , взятое при температуре плавления, необходимо количество теплоты, равное

(8.8.2)

Теплота кристаллизации

Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое при кристаллизации тела (при температуре кристаллизации), равно

(8.8.3)

Из формулы (8.8.1) следует, что удельная теплота плавления в СИ выражается в джоулях на килограмм.

Довольно велика удельная теплота плавления льда 333,7 кДж/кг. Удельная теплота плавления свинца всего лишь 23 кДж/кг, а золота - 65,7 кДж/кг.

Формулы (8.8.2) и (8.8.3) используются при решении задач на составление уравнений теплового баланса в тех случаях, когда мы имеем дело с плавлением и отвердеванием кристаллических тел.

Роль теплоты плавления льда и кристаллизации воды в природе

Поглощение теплоты при таянии льда и выделение ее при замерзании воды оказывают значительное влияние на изменение температуры воздуха, особенно вблизи водоемов. Все вы, вероятно, замечали, что во время обильных снегопадов обычно наступает потепление.

Очень важно большое значение удельной теплоты плавления льда. Еще в конце XVIII в. шотландский ученый Д. Блэк (1728-1799), открывший существование теплоты плавления и кристаллизации, писал: «Если бы лед не обладал значительной теплотой плавления, то тогда весной вся масса льда должна была бы растаять в несколько минут или секунд, так как теплота из воздуха непрерывно передается льду. Но тогда последствия этого были бы ужасны: ведь и при существующем положении возникают большие наводнения и сильные потоки воды при таянии больших масс льда и снега».

Сопло космической ракеты

Приведем интересный технический пример практического использования теплоты плавления и парообразования. При изготовлении сопла для космической ракеты следует учитывать, что струя газов, выходящая из сопла ракеты, имеет температуру около 4000 °С. В природе практически отсутствуют материалы, которые в чистом виде могли бы выдержать такую температуру. Поэтому приходится прибегать ко всякого рода ухищрениям, чтобы охладить материал сопла во время горения топлива.

Сопло изготавливают методом порошковой металлургии. В полость формы закладывается порошок тугоплавкого металла (вольфрам). Затем его подвергают сдавливанию. Порошок спекается, получается пористая структура типа пемзы. Затем эта «пемза» пропитывается медью (ее температура плавления всего 1083 °С).

Полученный материал называется псевдосплавом. На рисунке 8.31 показана фотография микроструктуры псевдосплава. На белом фоне вольфрамового каркаса видны медные включения неправильной формы. Этот сплав может, как это ни невероятно, кратковременно работать даже при температуре газов, образующихся при сгорании топлива, т. е. выше 4000°С.

Происходит это следующим образом. Вначале температура сплава растет, пока не достигнет температуры плавления меди t 1 (рис. 8.32). После этого температура сопла не будет меняться, пока вся медь не расплавится (промежуток времени от τ 1 до τ 2 ). В дальнейшем температура опять возрастает до тех пор, пока медь не закипит. Это происходит при температуре t 2 = 2595 °С, меньшей температуры плавления вольфрама (3380 °С). Пока вся медь не выкипит, температура сопла опять меняться не будет, так как испаряющаяся медь забирает теплоту от вольфрама (промежуток времени от τ 3 до τ 4 ). Конечно, сколько угодно долго сопло работать не будет. После испарения меди вольфрам опять начнет нагреваться. Однако двигатель ракеты работает всего лишь несколько минут, а за это время сопло не успеет перегреться и расплавиться.

Тема: «Плавление и кристаллизация.

Удельная теплота плавления и кристаллизации»

Задачи урока:

В результате работы на уроке учащиеся должны усвоить определение понятий «плавление», «кристаллизация», «температура плавления», «удельная теплота плавления и кристаллизации»; уметь объяснять неизменность температуры и энергетические превращения в процессах плавления и кристаллизации; анализировать график зависимости температуры тела от времени его нагревания и график охлаждения нагретой жидкости; знать формулу для расчёта количества теплоты, необходимого для плавления (кристаллизации) тела.

Ход урока.

Организационный момент (1 минута).
Повторение изученного материала (4 минуты)

Фронтальный опрос.

1. В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество?

2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества?

3. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел?

4. Возможны переходы: из твердого состояния в жидкое, из жидкого состояния в газообразное, из газообразного в твердое и обратные переходы: из твердого состояния в газообразное, из газообразного в жидкое, из жидкого в твердое. Установите соответствие между переходами и явлениями, им соответствующими. (Учитель называет явление, учащиеся определяют, какому переходу это явление соответствует).

Т → Ж: таяние льда, плавление металла;

Ж → Г: образование пара при кипении воды; испарение воды;

Т → Г: запах нафталина, испарение сухого льда;

Ж → Т: замерзание воды;

Г → Ж: выпадение росы, образование тумана;

Г → Т: образование на окнах узоров зимой.

В природе – круговорот воды. Испарение воды с , образование тумана, облаков, снега, росы… Чтобы понимать процессы, происходящие в природе и уметь ими управлять, надо знать условия, при которых происходит превращение одного агрегатного состояния вещества в другое.

Подведение к теме урока.

Сегодня на уроке мы более подробно познакомимся с переходами вещества из твердого состояния в жидкое, из жидкого состояния в твердое, т. е. с процессом плавления кристаллических тел и обратным ему процессом – процессом кристаллизации.

Изучение нового материала. (20 мин)
Экспериментальное исследование

Учащиеся определяют проблему, цель, гипотезу исследования.

Проблема исследования: установить, как будет изменяться температура льда при его нагревании и плавлении.

Цель исследования: изучить изменение температуры при различных процессах – нагревании и плавлении льда, построить график зависимости температуры льда от времени.

Предполагаем, что при нагревании льда его температура будет увеличиваться до температуры плавления, при которой лед будет плавиться не изменяя температуры.

Обоснование гипотезы: температура плавления льда равна 0 оС, поэтому лед сначала нагреется до температуры плавления. Так как плавление – это процесс, который проходит при постоянной температуре, то температура льда не будет увеличиваться, до тех пор, пока весь лед не превратиться в воду.

Оборудование:

Калориметр. Дробленый лед. Термометр. Часы.

Ход исследования:

Поместить дробленый лед в калориметр. Измерить температуру льда. Продолжать снимать измерения через определенные равные промежутки времени. Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица 1. Экспериментальные данные к исследованию

Промежуток времени, ф, с
Показания термометра t, оС

По данным измерений построить график. Сделать выводы.

Температура льда поднималась, пока не достигла 0 оС, так проходил процесс нагревания, температура льда увеличивалась. Как только температура стала равной 0, лед начал плавиться и в течение долгого времени (пока не растаял лед) не изменялась. А как только весь лед растаял, снова температура стала увеличиваться. Таким образом, можно сказать, что процесс нагревания происходит при увеличении температуры, а процесс плавления происходит при постоянной температуре.

Мы установили, что температура льда сначала повышается, а затем, достигнув отметки 0оС (начинает плавиться лед), остается неизменной до тех пор, пока весь лед не расплавился.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.

Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое называется температурой плавления. Температура плавления различных веществ – табличная величина.

Запомнить

Для каждого вещества существует температура, выше которой оно не может находится в твердом состоянии при данных условиях. Процесс плавления требует затрат энергии. Температура вещества при плавлении не изменяется.
Просмотр процесса отвердевания жидкостей по видео.

Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией.

При плавлении вещество получает энергию. При кристаллизации оно наоборот отдает ее в окружающую среду.

Запомнить:

Для каждого вещества существует температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твердое (температура кристаллизации). Процесс отвердевания сопровождается выделением энергии. Температура во время кристаллизации остается постоянной.

Выводы: Плавление и кристаллизация – два противоположных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором – отдает в окружающую среду.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

Рассмотрим график плавления и кристаллизации льда.

Анализ графика плавления и кристаллизации и его объяснение на основе знаний о молекулярном строении вещества. Каждое вещество имеет свою температуру плавления и эта температура определяет области применения твердых тел в быту и технике. Из тугоплавких металлов изготовляют жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и .
Удельная теплота плавления и кристаллизации.

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое поглощает твердое тело массой 1 кг при температуре плавления для перехода в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

л – удельная теплота плавления и кристаллизации.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость, называется удельной теплотой плавления.

В СИ – удельную теплоту плавления и кристаллизации измеряют в джоулях на килограмм.

IY. Решение качественных задач. (5 мин)

Температура газовой горелки 5000 С. Посудой из какого материалов можно пользоваться? (Из материалов, температура плавления которых выше 5000 С). Какой металл расплавиться в ладони? (Цезий) Почему лед не сразу тает в комнате, если его занести с мороза? (Лед должен нагреться до температуры плавления, а для этого нужно время). Анализ графика плавления и отвердевания.

Для каких веществ построены графики? Как вы это определили? Ответ: Верхний (красный) график построен для свинца, т. к. свинец плавится при температуре 327єС и участок LM графика как раз соответствует процессу плавления. Нижний (зеленый) график построен для олова, т. к. температура плавления олова 232єС. Для плавления какого вещества потребовалось больше времени? Какое вещество быстрее закристаллизовалось?

Y. Решение задач ТРИЗ (5 мин)

В стакан с водой бросают железный гвоздь, но на дно стакана он не упал? Почему? (Вода в твёрдом состоянии) Изготовление конфет «бутылочки с сиропом». (Сироп замораживают и обливают горячим шоколадом) Как убрать осадок в газированном напитке? (Перевернуть бутылку вверх дном и поставить на лед, осадок с частью отвердевшей жидкости останется на пробке в момент откупоривания бутылки)

YI. Закрепление изученного материала. (5 мин)

ВАРИАНТ № 1

ВАРИАНТ № 2

1. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют А. Плавлением. Б. Диффузией. В. Кристаллизацией. Г. Нагреванием. Д. Охлаждением. 2. Чугун плавится при температуре 1200 0С. Что можно сказать о температуре отвердевания чугуна? А. Может быть любой. Б. Равна 1200 0С. В. Выше температуры плавления Г. Ниже температуры плавления. 3. Можно ли в медном сосуде расплавить ? Б. Нельзя. 4. Во время полета температура наружной поверхности ракеты повышается до 1500 – 2000 0С. Какие металлы используют для наружной обшивки? А. Железо. Б. Платина. Г. Вольфрам. 5. Какой отрезок графика характеризует процесс нагревания твердого тела? Т, 0С А. АВ.

1. Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют А. Охлаждением. Б. Кристаллизацией. В. Диффузией. Г. Нагреванием. Д. Плавлением. 2. Олово отвердевает при температуре 232 0С. Что можно сказать о температуре его плавления? А. Выше температуры отвердевания Б. Может быть любой. В. Равна 232 0С. Г. Ниже температуры отвердевания 3. Можно ли в цинковом сосуде расплавить свинец? Б. Нельзя. 4. Из сопла реактивного самолета вылетает газ, температура которого 800–1100 0С. Какие металлы можно использовать для изготовления сопла? Б. Свинец. В. Алюминий. 5. Какой отрезок графика характеризует процесс плавления? Т, 0С А. АВ.

1 вариант	2 вариант

YII. Итог урока. (2 мин) Подведение итогов урока. Выставление оценок за работу.

Домашнее задание: §9, 10, упр.8 (1-3). Творческое задание: найти интересные факты о самой низкой температуре и самой высокой температуре.

Технологическая карта

конструирования урока по физике в

Учитель физики ГУО «СШ № 42 г. »

Тема урока: Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления и кристаллизации

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель урока: обеспечить углубление и систематизацию знаний учащихся о строении вещества; научить учащихся понимать суть таких тепловых явлений, как плавление и кристаллизация; усвоение понятия «удельная теплота плавления» и формулы для расчёта количества теплоты, необходимого для плавления; формирование умений анализировать энергетические превращения при плавление и кристаллизации вещества.

Задачи урока:

Обучающая: изучить особенности в поведении вещества при переходе из твердого состояния в жидкое и обратно; объяснить график плавления и отвердевания, объяснить процессы плавления и отвердевания на основе о молекулярном строении вещества.

Развивающая: продолжить формирование положительных мотивов учения, развивать самостоятельность при выполнении и наблюдении эксперимента, научить применять полученные знания на практике.

Воспитательная: продолжить формирование мировоззрения на примере тепловых процессов, показать причинно – следственные связи, показать значимость знаний и умений на примере разбора качественных задач.

Демонстрации и оборудование для эксперимента: исследование зависимости температуры плавления льда от времени (калориметр, термометр, часы, дроблёный лёд, спиртовка, штатив), видеофильм о кристаллизации воды, таблица температур плавления некоторых веществ, таблица удельной теплоты плавления некоторых веществ, график плавления и кристаллизации.

Этапы урока	Цели этапа	Деятельность учителя	Деятельность учащихся	Приёмы, методы, оборудование	результат
I. Организа-ционно-мотивационный этап	Создать эмоциональный настрой к совместной .	Демонстрирует доброжелательное отношение к детям. Организует внимание, готовность к уроку.	Приветствуют друг друга улыбками. Слушают, настраиваются на работу.	словесный	Приветствуют друг друга, показывают психологическую готовность к сотрудничеству
II. Этап актуализации знаний	Развивать сообразительность, интерес к предмету	Организует работу учащихся по проверке ранее изученного материала	Отвечают на вопросы	Коллективные, индивидуальные	Проверить усвоение ранее изученного материала
III Сообщение темы и целей урока	Обеспечить деятельность по определению целей урока	Создает проблемную ситуацию, объясняет учебную задачу,	Отвечают на вопросы, формулируют цель урока	Словесный, наглядный. Создание проблемной ситуации при определении цели урока. Презентация	Умение определять цель урока
IV. Работа над темой урока	Выявить понимание и осмысление темы	Формирует умения получать знания самостоятельно через выполнение экспериментального задания.	Выполняют экспериментальное задание, участвуют в беседе	Проблемно-поисковый, наглядный, словесный. Создание проблемной ситуации для творческого поиска	Восприятие, осмысление и первичное запоминание изучаемого материала
V. Физкультминутка	Снять напряжение, связанное с умственной и физической нагрузкой.	Организует физкультпаузу	Выполняют упражнения	Фронтальная	Снятие напряжения, связанного с умственной и физической нагрузкой.
VI. Решение качественных задач и задач ТРИЗ (10 мин)	Развивать умения и навыки решения физических задач, применения полученных теоретических знаний на практике, в конкретной ситуации	Организует деятельность учащихся при решении задач, обеспечивает контроль за их выполнением	Решают задачи	Индивидуальная и коллективная работа учащихся	Умение применять знания на практике и использовать различные приёмы для решения задач
VII. Закрепление изученного материала (5 мин)	Проверить усвоение материала, выявить пробелы в понимании материала.	Организует самостоятельную работу учащихся.	Выполняют разно уровневые задания, тест	Частично-поисковый, Индивидуальная, групповая.	Умение использовать знания при самостоятельной работе
VIII. Домашнее задание (1 мин)	Закрепить умение выполнять домашнее задание по алгоритму	Организует коллективное обсуждение домашнего задания Даёт пояснение к домашнему заданию.	Вникают в суть домашнего задания, осмысливают его.	Словесный,	Понимание домашнего задания
IX. Итог урока, рефлексия (2 мин)	Обобщить знания по теме урока. Оценить достижения учеников. Определить отношение учеников к уроку, к совместной деятельности	Формирует адекватную оценку по выполнению поставленных задач урока Стимулирует учеников оценивать свою деятельность на уроке, свои чувства и настроение	Анализирует свою деятельность, показывает своё отношение к уроку, чувства и настроение с помощью символов.	Словесный, аналитический. Самоанализ, самооценка.	Удовлетворение от проделанной работы, эмоциональное завершение урока.

Для того, чтобы расплавить какое-либо вещество в твердом состоянии, необходимо его нагреть. И при нагревании любого тела отмечается одна любопытная особенность

Особенность такая: температура тела растет вплоть до температуры плавления, а потом останавливается до того момента, пока все тело целиком не перейдет в жидкое состояние. После расплавления температура вновь начинает расти, если, конечно, продолжать нагревание. То есть, существует промежуток времени, во время которого мы нагреваем тело, а оно не нагревается. Куда же девается энергия тепла, которую мы расходуем? Чтобы ответить на этот вопрос, надо заглянуть внутрь тела.

В твердом теле молекулы расположены в определенном порядке в виде кристаллов. Они практически не двигаются, лишь слегка колеблясь на месте. Для того, чтобы вещество перешло в жидкое состояние, молекулам необходимо придать дополнительную энергию, чтобы они смогли вырваться от притяжения соседних молекул в кристалликах. Нагревая тело, мы придаем молекулам эту необходимую энергию. И вот пока все молекулы не получат достаточно энергии и не разрушатся все кристаллики, температура тела не повышается. Опыты показывают, что для разных веществ одной массы требуется разное количество теплоты для полного его расплавления.

То есть существует определенная величина, от которой зависит, сколько тепла необходимо поглотить веществу для расплавления . И величина эта различна для разных веществ. Эта величина в физике называется удельная теплота плавления вещества. Опять же, вследствие опытов установлены значения удельной теплота плавления для различных веществ и собраны в специальные таблицы, из которых можно почерпнуть эти сведения. Обозначают удельную теплоту плавления греческой буквой λ (лямбда), а единицей измерения является 1 Дж/кг.

Формула удельной теплоты плавления

Удельная теплота плавления находится по формуле:

где Q - это количество теплоты, необходимое для того, чтобы расплавить тело массой m.

Опять-таки из опытов известно, что при отвердевании вещества выделяют такое же количество тепла, которое требовалось затратить на их расплавление. Молекулы, теряя энергию, образуют кристаллы, будучи не в силах сопротивляться притяжению других молекул. И опять-таки, температура тела не будет понижаться вплоть до того момента, пока не отвердеет все тело, и пока не выделится вся энергия, которая была затрачена на его плавление. То есть удельная теплота плавления показывает, как сколько надо затратить энергии, чтобы расплавить тело массой m, так и сколько энергии выделится при отвердевании данного тела.

Для примера, удельная теплота плавления воды в твердом состоянии, то есть, удельная теплота плавления льда равна 3,4*105 Дж/кг. Эти данные позволяют рассчитать, сколько потребуется энергии, чтобы расплавить лед любой массы. Зная также удельную теплоемкость льда и воды, можно рассчитать, сколько точно потребуется энергии для конкретного процесса, например, расплавить лед массой 2 кг и температурой - 30˚С и довести получившуюся воду до кипения. Такие сведения для различных веществ очень нужны в промышленности для расчета реальных затрат энергии при производстве каких-либо товаров.

http://sernam. ru/book_phis_t1.php? id=272

§ 269. Удельная теплота плавления

Мы видели, что сосуд со льдом и водой, внесенный в теплую комнату, не нагревается до тех пор, пока весь лед не растает. При этом из льда при получается вода при той же температуре. В это время к смеси лед — вода притекает теплота и, следовательно, внутренняя энергия этой смеси увеличивается. Отсюда мы должны сделать вывод, что внутренняя энергия воды при больше, чем внутренняя энергия льда при той же температуре. Так как кинетическая энергия молекул, воды и льда при одна и та же, то приращение внутренней энергии при плавлении является приращением потенциальной энергии молекул

Опыт обнаруживает, что сказанное справедливо для всех кристаллов. При плавлении кристалла необходимо непрерывно увеличивать внутреннюю энергию системы, причем температура кристалла и расплава остается неизменной. Обычно увеличение внутренней энергии происходит при передаче кристаллу некоторого количества теплоты. Той же цели можно достигнуть и путем совершения работы, например трением. Итак, внутренняя энергия расплава всегда больше, чем внутренняя энергия такой же массы кристаллов при той же температуре. Это означает, что упорядоченное расположение частиц (в кристаллическом состоянии) соответствует меньшей энергии, чем неупорядоченное (в расплаве).

Количество теплоты, необходимое для перехода единицы массы кристалла в расплав той же температуры, называют удельной теплотой плавления кристалла. Она выражается в джоулях на килограмм .

При затвердевании вещества теплота плавления выделяется и передается окружающим телам.

Определение удельной теплоты плавления тугоплавких тел (тел с высокой температурой плавления) представляет нелегкую задачу. Удельная теплота плавления такого легкоплавкого кристалла, как лед, может быть определена при помощи калориметра. Налив в калориметр, некоторое количество воды определенной температуры и бросив в нее известную массу льда, уже начавшего таять, т. е. имеющего температуру , выждем, пока весь лед не растает и температура воды в калориметре примет неизменяющееся значение. Пользуясь законом сохранения энергии, составим уравнение теплового баланса (§ 209), позволяющее определить удельную теплоту плавления льда.

Пусть масса воды (включая водяной эквивалент калориметра) равна масса льда — , удельная теплоемкость воды — , начальная температура воды — , конечная — , удельная теплота плавления льда — . Уравнение теплового баланса имеет вид

.

В табл. 16 приведены значения удельной теплоты плавления некоторых веществ. Обращает на себя внимание большая теплота плавления льда. Это обстоятельство очень важно, так как оно замедляет таяние льда в природе. Будь удельная теплота плавления значительно меньше, весенние паводки были бы во много раз сильнее. Зная удельную теплоту плавления, мы можем рассчитать, какое количество теплоты необходимо для расплавления какого-либо тела. Если тело уже нагрето до точки плавления, то надо затратить теплоту только на плавление его. Если же оно имеет температуру ниже точки плавления, то надо еще потратить теплоту на нагревание. Таблица 16.

269.1. В сосуд с водой, хорошо защищенный от притока теплоты извне, бросают кусочки льда при . Сколько можно бросить льда для того, чтобы он полностью растаял, если в сосуде имеется 500 г воды при ? Теплоемкость сосуда можно считать ничтожно малой по сравнению с теплоемкостью воды в нем. Удельная теплоемкость льда равна

http://earthz.ru/solves/Zadacha-po-fizike-641

2014-06-01 В ведре находится смесь воды со льдом массой m=10кг. Ведро внесли в комнату и сразу же начали измерять температуру смеси. Получившаяся зависимость температуры от времени T(ф) изображена на рис.. Удельная теплоемкость воды равна cв=4,2Дж/(кг⋅К), удельная теплота плавления льда л=340кДж/кг.

Определите массу mл льда в ведре, когда его внесли в комнату. Теплоемкостью ведра пренебречь. Решение: Как видно из графика, первые 50 минут температура смеси не менялась и оставалась равной 0∘C. Все это время теплота, получаемая смесью из комнаты, шла на таяние льда. Через 50 минут весь лед растаял и температура воды начала повышаться. За 10 минут (от ф1=50 до ф2=60мин) температура повысилась на ДT=2∘C. Теплота, поступившая к воде из комнаты за это время, равна q=cвmвДT=84кДж. Значит, за первые 50 минут к смеси из комнаты поступило количество теплоты Q=5q=420кДж. Эта теплота и пошла на таяние массы mл льда: Q=лmл. Таким образом, масса льда в ведре, внесенном в комнату, равна mл=Q/л≈1,2кг.

http://www.msuee.ru/html2/med_gidr/l3_4.html