Taljenje in kristalizacija. Specifična toplota fuzije različnih snovi

V tej lekciji bomo raziskali koncept "specifične toplote fuzije". Ta vrednost označuje količino toplote, ki jo je treba prenesti na 1 kg snovi pri talilni temperaturi, da ta preide iz trdnega v tekoče (ali obratno).

Preučili bomo formulo za iskanje količine toplote, ki je potrebna za taljenje (ali sproščeno med kristalizacijo) snovi.

Tema: Agregacijsko stanje snovi

Lekcija: Specifična toplota fuzije

Ta lekcija je posvečena glavni značilnosti taljenja (kristalizacije) snovi - specifični toploti fuzije.

V zadnji lekciji smo postavili vprašanje: kako se med taljenjem spremeni notranja energija telesa?

Ugotovili smo, da se pri dovajanju toplote poveča notranja energija telesa. Hkrati vemo, da lahko notranjo energijo telesa označimo s konceptom temperature. Kot že vemo, se temperatura med taljenjem ne spreminja. Zato se lahko pojavi sum, da imamo opravka s paradoksom: notranja energija se poveča, temperatura pa se ne spremeni.

Razlaga tega dejstva je precej preprosta: vsa energija se porabi za uničenje kristalne mreže. Podobno v obratnem procesu: med kristalizacijo se molekule snovi združijo v en sam sistem, medtem ko se presežna energija oddaja in absorbira v zunanje okolje.

Kot rezultat različnih poskusov je bilo mogoče ugotoviti, da je za isto snov potrebna različna količina toplote, da jo prenese iz trdnega v tekoče stanje.

Potem je bilo odločeno, da te količine toplote primerjamo z isto maso snovi. To je privedlo do pojava takšne značilnosti, kot je specifična toplota fuzije.

Opredelitev

Specifična toplota fuzije- količina toplote, ki jo je treba prenesti 1 kg snovi, segrete do tališča, da jo iz trdnega stanja preide v tekoče.

Enaka vrednost se sprosti med kristalizacijo 1 kg snovi.

Navedena je specifična toplota fuzije (grška črka, ki se bere kot "lambda" ali "lambda").

Enote: . V tem primeru v dimenziji ni temperature, saj se temperatura med taljenjem (kristalizacijo) ne spreminja.

Za izračun količine toplote, potrebne za taljenje snovi, uporabite formulo:

Količina toplote (J);

Specifična toplota fuzije (ki jo iščemo po tabeli;

Masa snovi.

Ko telo kristalizira, je zapisano z znakom "-", saj se toplota sprošča.

Primer je specifična toplota taljenja ledu:

... Ali specifična toplota fuzije železa:

Dejstvo, da je specifična toplota taljenja ledu višja od specifične toplote taljenja železa, ne bi smelo biti presenetljivo. Količina toplote, ki jo mora določena snov stopiti, je odvisna od lastnosti snovi, zlasti od energije vezi med delci dane snovi.

V tej lekciji smo preučili koncept specifične toplote fuzije.

V naslednji lekciji se bomo naučili reševati probleme pri segrevanju in taljenju kristalnih teles.

Bibliografija

Gendenshtein L. E, Kaidalov A.B., Kozhevnikov VB Fizika 8 / ur. Orlova V.A., Royzen I.I. - M.: Mnemosina.
Peryshkin A.V. Fizika 8. - M .: Bustard, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M .: Izobraževanje.

Fizika, mehanika itd. ().
Kul fizika ().
Internetni portal Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

Domača naloga

Pri taljenju pride do uničenja prostorske mreže kristalnega telesa. Ta proces porabi določeno količino energije iz nekega zunanjega vira. Posledično se v procesu taljenja poveča notranja energija telesa.

Količina toplote, potrebna za prehod telesa iz trdnega v tekoče stanje pri talilni temperaturi, se imenuje talilna toplota.

V procesu strjevanja telesa se, nasprotno, zmanjša notranja energija telesa. Telo oddaja toploto okoliškim telesom. Po zakonu o ohranjanju energije je količina toplote, ki jo telo absorbira med taljenjem (pri talilni temperaturi), enaka količini toplote, ki jo to telo odda med strjevanjem (pri temperaturi strjevanja).

Specifična toplota fuzije

Toplota fuzije je odvisna od mase talilne snovi in njenih lastnosti. Za odvisnost talilne toplote od vrste snovi je značilna specifična toplota fuzije te snovi.

Specifična talilna toplota snovi je razmerje med toploto fuzije telesa iz te snovi in maso telesa.

Označimo toploto fuzije skozi Q pl , telesna teža po črkah T in specifično toploto fuzije s črko λ . Potem

Tako stopiti kristalno telo z maso m, vzeto pri tališču, zahteva količino toplote, ki je enaka

(8.8.2)

Toplota kristalizacije

Po zakonu o ohranjanju energije je količina toplote, ki se sprosti med kristalizacijo telesa (pri temperaturi kristalizacije), enaka

(8.8.3)

Iz formule (8.8.1) sledi, da je specifična toplota fuzije v SI izražena v joulih na kilogram.

Specifična toplota taljenja ledu 333,7 kJ / kg je precej visoka. Specifična toplota fuzije svinca je le 23 kJ / kg, zlata pa 65,7 kJ / kg.

Formuli (8.8.2) in (8.8.3) se uporabljajo za reševanje problemov sestavljanja enačb toplotne bilance v primerih, ko gre za taljenje in strjevanje kristalnih teles.

Vloga toplote taljenja ledu in kristalizacije vode v naravi

Absorpcija toplote med taljenjem ledu in njeno sproščanje med zmrzovanjem vode pomembno vplivata na spremembo temperature zraka, zlasti v bližini vodnih teles. Vsi ste verjetno opazili, da se ob močnejših sneženjih običajno segreje.

Zelo pomembna je velika vrednost specifične toplote taljenja ledu. Nazaj ob koncu 18. stoletja. Škotski znanstvenik D. Black (1728-1799), ki je odkril obstoj toplote taljenja in kristalizacije, je zapisal: »Če led ne bi imel pomembne toplote taljenja, bi se spomladi morala celotna masa ledu stopiti. v nekaj minutah ali sekundah, saj se toplota zraka neprekinjeno prenaša na led. Toda potem bi bile posledice tega strašne: navsezadnje tudi ob obstoječih razmerah pride do velikih poplav in močnih tokov vode, ko se stopijo velike mase ledu in snega."

Šoba za vesoljsko raketo

Tukaj je zanimiv tehnični primer praktične uporabe toplote fuzije in uparjanja. Pri izdelavi šobe za vesoljsko raketo je treba upoštevati, da ima plinski curek, ki izstopa iz raketne šobe, temperaturo približno 4000 ° C. V naravi praktično ni materialov, ki bi v svoji čisti obliki zdržali tako temperaturo. Zato se morate zateči k vsem vrstam trikov, da ohladite material šobe, medtem ko gorivo gori.

Šoba je izdelana v metalurgiji prahu. V votlino kalupa se vstavi ognjevzdržni kovinski prah (volfram). Nato se stisne. Prašek je sintran, kar ima za posledico porozno strukturo, kot je plovca. Nato je ta "plovec" impregniran z bakrom (njegovo tališče je le 1083 ° C).

Nastali material se imenuje psevdo-zlitina. Slika 8.31 prikazuje fotografijo mikrostrukture psevdo-zlitine. Na belem ozadju volframovega okvirja so vidni bakreni vključki nepravilne oblike. Ta zlitina lahko neverjetno deluje kratek čas tudi pri temperaturi plinov, ki nastanejo pri zgorevanju goriva, torej nad 4000 °C.

To se zgodi na naslednji način. Na začetku se temperatura zlitine dvigne, dokler ne doseže tališča bakra t 1 (slika 8.32). Po tem se temperatura šobe ne bo spremenila, dokler se ves baker ne stopi (časovni interval od τ 1 do τ 2 ). Nato se temperatura ponovno dvigne, dokler baker ne zavre. To se zgodi pri temperaturi t 2 = 2595 ° C, nižje od tališča volframa (3380 ° C). Dokler ves baker ne zavre, se temperatura šobe ne bo več spremenila, saj izhlapevajoči baker jemlje toploto iz volframa (časovni interval od τ 3 do τ 4 ). Seveda šoba ne bo delovala tako dolgo, kot je potrebno. Ko baker izhlapi, se bo volfram ponovno segreval. Vendar pa raketni motor deluje le nekaj minut in v tem času se šoba ne bo imela časa pregreti in stopiti.

Tema: “Taljenje in kristalizacija.

Specifična toplota fuzije in kristalizacije "

Cilji lekcije:

Kot rezultat dela pri pouku se morajo učenci naučiti definicije pojmov "taljenje", "kristalizacija", "tališče", "specifična toplota fuzije in kristalizacije"; znati razložiti nespremenljivost temperaturnih in energijskih transformacij v procesih taljenja in kristalizacije; analizirati graf odvisnosti telesne temperature od časa njenega segrevanja in graf ohlajanja segrete tekočine; poznati formulo za izračun količine toplote, potrebne za taljenje (kristalizacijo) telesa.

Med poukom.

Organizacijski trenutek (1 minuta).
Ponavljanje preučenega gradiva (4 minute)

Frontalna anketa.

1. V katerih agregacijskih stanjih je lahko ista snov?

2. Kaj določa to ali ono stanje agregacije snovi?

3. Kakšne so značilnosti molekularne zgradbe plinov, tekočin in trdnih snovi?

4. Možni so prehodi: iz trdnega v tekoče, iz tekočega v plinasto, iz plinastega v trdno in obratni prehodi: iz trdnega v plinasto, iz plinastega v tekoče, iz tekočega v trdno. Vzpostavite korespondenco med prehodi in pojavi, ki jim ustrezajo. (Učitelj poimenuje pojav, učenci določijo, kateremu prehodu ta pojav ustreza).

S → F: taljenje ledu, taljenje kovine;

L → G: nastajanje pare, ko voda zavre; izhlapevanje vode;

T → G: vonj naftalena, izhlapevanje suhega ledu;

W → S: zmrzovanje vode;

D → F: izguba rose, nastanek megle;

G → T: nastajanje vzorcev na oknih pozimi.

V naravi - vodni krog. Izhlapevanje vode, nastajanje megle, oblakov, snega, rose ... Da bi razumeli procese, ki se dogajajo v naravi in jih lahko obvladovali, morate poznati pogoje, pod katerimi pride do preobrazbe enega agregacijskega stanja v drugo.

Uvod v temo lekcije.

Danes v lekciji se bomo podrobneje seznanili s prehodi snovi iz trdnega v tekoče stanje, iz tekočega v trdno stanje, torej s procesom taljenja kristalnih teles in nasprotnim procesom. - proces kristalizacije.

Učenje nove snovi. (20 minut)
Eksperimentalne raziskave

Študentje opredelijo problem, cilj, hipotezo raziskave.

Raziskovalni problem: ugotoviti, kako se bo temperatura ledu spremenila, ko se segreje in stopi.

Namen raziskave: preučiti spremembo temperature med različnimi procesi – segrevanjem in taljenjem ledu, zgraditi graf odvisnosti temperature ledu od časa.

Predvidevamo, da se bo ob segrevanju ledu njegova temperatura povečala na tališče, pri katerem se bo led stopil brez spreminjanja temperature.

Utemeljitev hipoteze: temperatura taljenja ledu je 0 °C, zato se bo led najprej segrel do tališča. Ker je taljenje proces, ki poteka pri konstantni temperaturi, se temperatura ledu ne bo povečala, dokler se ves led ne spremeni v vodo.

oprema:

Kalorimeter. Zdrobljen led. Termometer. Pazi.

Napredek raziskav:

V kalorimeter položite zdrobljen led. Izmerite temperaturo ledu. Nadaljujte z meritvami v rednih intervalih. Rezultate meritev vnesite v tabelo.

Tabela 1. Eksperimentalni podatki za študijo

Časovni razpon, f, s
Odčitki termometra t, оС

Na podlagi meritev sestavite graf. Naredite zaključke.

Temperatura ledu je narasla, dokler ni dosegla 0 °C, tako je potekal proces segrevanja, temperatura ledu se je povečala. Takoj, ko je temperatura dosegla 0, se je led začel topiti in se dolgo ni spreminjal (dokler se led ni stopil). In takoj, ko se je ves led stopil, je temperatura spet začela naraščati. Tako lahko rečemo, da proces segrevanja poteka z naraščajočo temperaturo, proces taljenja pa pri konstantni temperaturi.

Ugotovili smo, da se temperatura ledu najprej dvigne, nato pa, ko doseže 0 ° C (led se začne topiti), ostane nespremenjena, dokler se ves led ne stopi.

Prehod snovi iz trdnega v tekoče stanje imenujemo taljenje.

Temperatura, pri kateri pride do prehoda trdne snovi v tekočino, se imenuje tališče. Tališče različnih snovi je tabelarična vrednost.

Zapomni si

Za vsako snov obstaja temperatura, nad katero pod danimi pogoji ne more biti v trdnem stanju. Postopek taljenja zahteva energijo. Temperatura snovi se med taljenjem ne spremeni.
Ogled procesa strjevanja tekočin z videoposnetkom.

Proces prehoda snovi iz tekočega v trdno stanje imenujemo kristalizacija.

Ko se snov stopi, pridobi energijo. Pri kristalizaciji ga, nasprotno, sprošča v okolje.

Zapomni si:

Za vsako snov obstaja temperatura, pri kateri snov prehaja iz tekočega v trdno stanje (temperatura kristalizacije). Proces utrjevanja spremlja sproščanje energije. Temperatura med kristalizacijo ostane konstantna.

Zaključki: Taljenje in kristalizacija sta dva nasprotna procesa. V prvem primeru snov absorbira energijo od zunaj, v drugem pa jo sprošča v okolje.

VAJSKA MINUTKA

Razmislite o grafu taljenja in kristalizacije ledu.

Analiza grafa taljenja in kristalizacije ter njegova razlaga na podlagi poznavanja molekularne strukture snovi. Vsaka snov ima svoje tališče in ta temperatura določa področja uporabe trdnih snovi v vsakdanjem življenju in tehnologiji. Ognjevarne kovine se uporabljajo za izdelavo toplotno odpornih struktur v letalih in raketah, jedrskih reaktorjih itd.
Specifična toplota fuzije in kristalizacije.

Fizikalna količina, ki je številčno enaka količini toplote, ki jo trdna snov z maso 1 kg absorbira pri tališču, da preide v tekoče stanje, se imenuje specifična toplota fuzije.

l - specifična toplota fuzije in kristalizacije.

Fizikalna količina, ki kaže, koliko toplote je potrebna za pretvorbo 1 kg kristalne snovi, vzete pri talilni temperaturi, v tekočino, se imenuje specifična toplota fuzije.

V SI se specifične toplote fuzije in kristalizacije merijo v joulih na kilogram.

IY. Reševanje težav s kakovostjo. (5 minut)

Temperatura plinskega gorilnika 5000 C. Kateri materiali se lahko uporabljajo? (Iz materialov s tališčem nad 5000 C). Katera kovina se bo stopila v vaši dlani? (Cezij) Zakaj se led v prostoru ne stopi takoj, če ga prinesemo z mraza? (Led se mora segreti do tališča in to zahteva čas). Analiza grafa taljenja in strjevanja.

Za katere snovi so narisani grafi? Kako ste to opredelili? Odgovor: Zgornji (rdeči) graf je narisan za svinec, saj se svinec topi pri temperaturi 327ºС, LM del grafa pa le ustreza procesu taljenja. Spodnji (zeleni) graf je narisan za kositer, saj je tališče kositra 232єС. Katera snov se je talila dlje? Katera snov je hitreje kristalizirala?

Y. Reševanje problemov TRIZ (5 min)

Železen žebelj vržejo v kozarec vode, a ni padel na dno kozarca? zakaj? (Trdna voda) Izdelava sladkarij iz "plastenice sirupa". (Sirup zamrznemo in prelijemo z vročo čokolado) Kako odstraniti usedlino v gazirani pijači? (Stekleničko obrnite na glavo in jo položite na led, usedlina z delom strjene tekočine bo ostala na zamašku, ko bo steklenica odmašena)

YI. Utrjevanje preučenega gradiva. (5 minut)

MOŽNOST št. 1

MOŽNOST št. 2

1. Prehod snovi iz tekočega v trdno stanje se imenuje

A. Taljenje.

B. Difuzija.

B. Kristalizacija.

D. S segrevanjem.

E. Hlajenje.

2. Lito železo se tali pri temperaturi 1200 0C. Kaj lahko rečemo o temperaturi strjevanja litega železa?

A. Lahko je kdorkoli.

B. Enako 1200 0С.

B. Nad tališčem

D. Pod tališčem.

3. Ali je mogoče taliti v bakreni posodi?

B. Ne moreš.

4. Med letom se temperatura zunanje površine rakete dvigne na 1500 - 2000 0C. Katere kovine se uporabljajo za zunanjo oblogo?

A. Železo.

B. Platina.

G. Wolfram.

5. Kateri segment grafa označuje proces segrevanja trdne snovi?

T, 0C A. AB.

1. Prehod snovi iz trdnega v tekoče se imenuje

A. Hlajenje.

B. Kristalizacija.

B. Difuzija.

D. S segrevanjem.

D. Taljenje.

2. Kositer se strdi pri temperaturi 232 ° C. Kaj pa njegovo tališče?

A. Nad temperaturo strjevanja

B. Lahko je kdorkoli.

B. Enako 232 0С.

D. Pod temperaturo strjevanja

3. Ali je mogoče v cinkovi posodi stopiti svinec?

B. Ne moreš.

4. Plin se oddaja iz šobe reaktivnega letala, katerega temperatura je 800–1100 ° C. Katere kovine lahko uporabimo za izdelavo šobe?

B. Svinec.

B. Aluminij.

5. Kateri segment grafa označuje proces taljenja?

T, 0C A. AB.

1. možnost	2. možnost

YII. Povzetek lekcije. (2 min) Povzetek lekcije. Ocenjevanje dela.

Domača naloga: §9, 10, vaja 8 (1-3). Ustvarjalna dejavnost: Poiščite zanimiva dejstva o najnižji in najvišji temperaturi.

Usmerjanje

načrtovanje pouka fizike v

Učitelj fizike, Državna izobraževalna ustanova "Srednja šola št. 42"

Tema lekcije: Taljenje in kristalizacija. Specifična toplota fuzije in kristalizacije

Vrsta lekcije: pouk študija in primarno utrjevanje novega znanja.

Namen ure: zagotoviti poglobitev in sistematizacijo znanja učencev o zgradbi snovi; naučiti študente razumeti bistvo takšnih toplotnih pojavov, kot sta taljenje in kristalizacija; asimilacija koncepta "specifične toplote fuzije" in formule za izračun količine toplote, potrebne za taljenje; oblikovanje spretnosti za analizo energetskih transformacij med taljenjem in kristalizacijo snovi.

Cilji lekcije:

Izobraževalni: preučiti značilnosti obnašanja snovi pri prehodu iz trdnega v tekoče in obratno; razloži graf taljenja in strjevanja, razloži postopke taljenja in strjevanja na podlagi molekularne zgradbe snovi.

Razvijajoče: nadaljevati z oblikovanjem pozitivnih motivov za učenje, razvijati samostojnost pri izvajanju in opazovanju poskusa, naučiti uporabiti pridobljeno znanje v praksi.

Vzgojno: nadaljevati oblikovanje svetovnega nazora na primeru toplotnih procesov, prikazati vzročno-posledične povezave, pokazati pomen znanja in veščin na primeru razčlenjevanja problemov kakovosti.

Demonstracije in eksperimentalna oprema: študij odvisnosti tališča ledu od časa (kalorimeter, termometer, ura, zdrobljen led, špiritna svetilka, stojalo), video o kristalizaciji vode, tabela tališč nekaterih snovi, tabela specifičnih toplot taljenja nekaterih snovi, graf taljenja in kristalizacije ...

Koraki lekcije	Odrski cilji	Dejavnost učitelja	Študentske dejavnosti	Tehnike, metode, oprema	rezultat
I. Organizacijska in motivacijska faza	Ustvarite čustveno razpoloženje za sklep.	Izkazuje prijazen odnos do otrok. Organizira pozornost, pripravljenost na lekcijo.	Pozdravljajo se z nasmehi. Poslušaj, naravnaj se na delo.	verbalno	Pozdravljajo se, kažejo psihično pripravljenost za sodelovanje
II. Faza posodobitve znanja	Razvijte hitrodušnost, zanimanje za temo	Organizira delo učencev za preverjanje predhodno preučenega gradiva	Odgovori na vprašanje	Kolektivno, individualno	Preverite asimilacijo predhodno preučenega gradiva
III Sporočanje teme in ciljev pouka	Zagotovite dejavnost postavljanja ciljev lekcije	Ustvari problemsko situacijo, razloži učno nalogo,	Odgovorite na vprašanja, oblikujte namen lekcije	Verbalno, vizualno. Ustvarjanje problematične situacije pri določanju namena lekcije. Predstavitev	Sposobnost določiti namen lekcije
IV. Delo na temo lekcije	Razkrijte razumevanje in razumevanje teme	Oblikuje sposobnost samostojnega pridobivanja znanja z izvajanjem eksperimentalne naloge.	Izvedite eksperimentalno nalogo, sodelujte v pogovoru	Iskanje problemov, vizualno, besedno. Ustvarjanje problematične situacije za ustvarjalno iskanje	Zaznavanje, razumevanje in primarno pomnjenje preučenega gradiva
V. Telesna vzgoja	Odpravite stres, povezan z duševnim in fizičnim stresom.	Organizira odmor za telesno vadbo	Vaja	Frontalni	Lajšanje stresa, povezanega z duševnim in fizičnim stresom.
Vi. Rešitev kakovostnih nalog in nalog TRIZ (10 min)	Razvijati spretnosti in sposobnosti reševanja fizikalnih problemov z uporabo pridobljenega teoretičnega znanja v praksi, v konkretni situaciji.	Organizira aktivnosti študentov pri reševanju problemov, zagotavlja nadzor nad njihovim izvajanjem	Reši naloge	Individualno in timsko delo študentov	Sposobnost uporabe znanja v praksi in uporabe različnih tehnik za reševanje problemov
Vii. Utrjevanje preučenega gradiva (5 min)	Preverite asimilacijo snovi, ugotovite vrzeli v razumevanju snovi.	Organizira samostojno delo študentov.	Opravite naloge različnih ravni, preizkusite	delno iskanje, Posameznik, skupina.	Sposobnost uporabe znanja pri samostojnem delu
VIII. Domača naloga (1 min)	Okrepite sposobnost opravljanja domačih nalog po algoritmu	Organizira razpravo o domači nalogi Zagotavlja razlago domače naloge.	Prodrejo v bistvo domače naloge, jo razumejo.	besedno,	Razumevanje domače naloge
IX. Povzetek lekcije, refleksija (2 min)	Povzemite znanje o temi lekcije. Ocenite uspeh učencev. Določite odnos učencev do pouka, do skupnih dejavnosti	Oblikuje ustrezno oceno izvajanja zadanih nalog pouka Spodbuja učence, da ocenijo svoje dejavnosti v lekciji, svoje občutke in razpoloženje	Analizira svoje dejavnosti, s pomočjo simbolov pokaže svoj odnos do pouka, občutke in razpoloženje.	Verbalno, analitično. Introspekcija, samospoštovanje.	Zadovoljstvo z opravljenim delom, čustveni zaključek lekcije.

Da se katera koli snov v trdnem stanju stopi, jo je treba segreti. In ko se katero koli telo segreje, opazimo eno radovedno lastnost

Posebnost je ta: telesna temperatura se dvigne do tališča, nato pa se ustavi do trenutka, ko celotno telo popolnoma preide v tekoče stanje. Po taljenju začne temperatura ponovno naraščati, če seveda nadaljujemo s segrevanjem. Se pravi, obstaja obdobje, v katerem telo segrevamo, vendar se ne segreje. Kam gre toplotna energija, ki jo porabimo? Če želite odgovoriti na to vprašanje, morate pogledati v notranjost telesa.

V trdni snovi so molekule razporejene v določenem vrstnem redu v obliki kristalov. Praktično se ne premikajo, le rahlo oklevajo na mestu. Da bi snov prešla v tekoče stanje, je treba molekulam dati dodatno energijo, da se lahko izognejo privlačnosti sosednjih molekul v kristalih. S segrevanjem telesa damo molekulam to potrebno energijo. In dokler vse molekule ne prejmejo dovolj energije in se vsi kristali uničijo, se telesna temperatura ne dvigne. Poskusi kažejo, da so za različne snovi enake mase potrebne različne količine toplote za njeno popolno taljenje.

To pomeni, da obstaja določena vrednost, od katere je odvisno, koliko toplote mora absorbirati snov, da se stopi... In ta vrednost je za različne snovi različna. Ta količina se v fiziki imenuje specifična toplota fuzije snovi. Kot rezultat poskusov so bile ponovno določene vrednosti specifičnih toplot fuzije za različne snovi in zbrane v posebnih tabelah, iz katerih je mogoče pobrati te podatke. Specifična toplota fuzije je označena z grško črko λ (lambda), enota pa je 1 J / kg.

Formula specifične toplote fuzije

Specifično toploto fuzije najdemo s formulo:

kjer je Q količina toplote, potrebna za taljenje telesa z maso m.

Spet je iz poskusov znano, da snovi med strjevanjem sprostijo enako količino toplote, ki je bila potrebna za njihovo taljenje. Molekule, ki izgubljajo energijo, tvorijo kristale, ki se ne morejo upreti privlačnosti drugih molekul. In spet, temperatura telesa ne bo padla do trenutka, ko se celotno telo strdi, in dokler se ne sprosti vsa energija, ki je bila porabljena za njegovo taljenje. To pomeni, da specifična toplota fuzije kaže, koliko energije je treba porabiti za taljenje telesa z maso m in koliko energije se bo sprostilo, ko se to telo strdi.

Na primer, specifična toplota fuzije vode v trdnem stanju, to je specifična toplota fuzije ledu, je 3,4 * 105 J / kg. Ti podatki vam omogočajo, da izračunate, koliko energije je potrebno za taljenje ledu katere koli mase. Če poznamo tudi specifično toploto ledu in vode, je mogoče natančno izračunati, koliko energije je potrebno za določen proces, na primer za taljenje ledu z maso 2 kg in temperaturo - 30˚С in prinesti dobljeno voda zavre. Takšni podatki za različne snovi so v industriji zelo potrebni za izračun dejanske porabe energije pri proizvodnji katerega koli blaga.

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

§ 269. Specifična talilna toplota

Videli smo, da se posoda z ledom in vodo, prinesena v toplo sobo, ne segreje, dokler se ves led ne stopi. V tem primeru se voda pridobi iz ledu pri isti temperaturi. V tem času toplota teče v mešanico ledene vode in zato se notranja energija te mešanice poveča. Iz tega moramo sklepati, da je notranja energija vode pri enaki temperaturi večja od notranje energije ledu. Ker je kinetična energija molekul, vode in ledu pri enaka, je prirast notranje energije med taljenjem prirast potencialne energije molekul

Izkušnje kažejo, da povedano velja za vse kristale. Ko se kristal topi, je potrebno nenehno povečevati notranjo energijo sistema, medtem ko temperatura kristala in taline ostane nespremenjena. Običajno pride do povečanja notranje energije, ko se določena količina toplote prenese na kristal. Isti cilj je mogoče doseči z opravljanjem dela, kot je trenje. Torej je notranja energija taline vedno večja od notranje energije iste mase kristalov pri isti temperaturi. To pomeni, da urejena razporeditev delcev (v kristaliničnem stanju) ustreza nižji energiji kot neurejena razporeditev (v talini).

Količina toplote, potrebna za prenos enote mase kristala v talino enake temperature, se imenuje specifična toplota fuzije kristala. Izraža se v joulih na kilogram.

Ko se snov strdi, se toplota fuzije sprosti in prenese na okoliška telesa.

Določanje specifične toplote zlivanja ognjevzdržnih teles (teles z visokim tališčem) ni lahka naloga. Specifično toploto fuzije nizko talilnega kristala, kot je led, lahko določimo s kalorimetrom. Ko v kalorimeter vlijemo določeno količino vode določene temperature in vanj vržemo določeno maso ledu, ki se je že začela topiti, torej ima temperaturo, počakajmo, da se ves led stopi in temperatura voda v kalorimetru ima konstantno vrednost. Z uporabo zakona o ohranjanju energije sestavimo enačbo toplotne bilance (§ 209), ki nam omogoča določitev specifične toplote taljenja ledu.

Naj bo masa vode (vključno z vodnim ekvivalentom kalorimetra) enaka masi ledu -, specifična toplota vode -, začetna temperatura vode -, končna -, specifična toplota taljenja ledu -. Enačba toplotne bilance ima obliko

Tabela 16 prikazuje vrednosti specifičnih toplot fuzije nekaterih snovi. Omembe vredna je velika vročina taljenja ledu. Ta okoliščina je zelo pomembna, saj upočasni taljenje ledu v naravi. Če bi bila specifična toplota fuzije veliko nižja, bi bile spomladanske poplave večkrat močnejše. Če poznamo specifično toploto fuzije, lahko izračunamo, koliko toplote je potrebno za taljenje telesa. Če je telo že segreto do tališča, je potrebno toploto porabiti samo za taljenje. Če ima temperaturo pod tališčem, potem morate še vedno porabiti toploto za ogrevanje. Tabela 16.

269.1. Kose ledu vržemo v posodo z vodo, dobro zaščiteno pred dotokom toplote od zunaj. Koliko ledu lahko vržete, da se popolnoma stopi, če je v posodi 500 g vode? Toplotno kapaciteto posode lahko štejemo za zanemarljivo v primerjavi s toplotno kapaciteto vode v njej. Specifična toplotna zmogljivost ledu je

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

2014-06-01 Vedro vsebuje mešanico vode in ledu z maso m = 10 kg. Vedro so prinesli v prostor in takoj izmerili temperaturo zmesi. Nastala odvisnost temperature od časa T (f) je prikazana na sliki. Specifična toplotna kapaciteta vode je cw = 4,2J / (kg⋅K), specifična toplota taljenja ledu je l = 340kJ / kg.

Določite maso ml ledu v vedru, ko so ga prinesli v prostor. Ne upoštevajte toplotne zmogljivosti vedra. Rešitev: Kot je razvidno iz grafa, se temperatura zmesi prvih 50 minut ni spremenila in je ostala pri 0∘C. Ves ta čas je bila toplota, ki jo je mešanica prejela iz prostora, uporabljena za taljenje ledu. Po 50 minutah se je ves led stopil in temperatura vode je začela naraščati. V 10 minutah (od f1 = 50 do f2 = 60 min) se je temperatura povečala za DT = 2∘C. Toplota, ki se v tem času dovaja vodi iz prostora, je enaka q = cwmvDT = 84kJ. To pomeni, da je bila v prvih 50 minutah mešanici iz prostora dovedena količina toplote Q = 5q = 420 kJ. To toploto smo uporabili za taljenje mase ml ledu: Q = lml. Tako je masa ledu v vedru, ki se prinese v prostor, enaka ml = Q / l≈1,2 kg.

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