Specifik fusionsvärme. Vid vilken temperatur smälter isen? Mängden värme för att värma is Vad är den specifika värmen för smältande is

För att smälta något ämne i fast tillstånd är det nödvändigt att värma det.

Experiment visar att olika ämnen med samma massa kräver olika mycket värme för att smälta det fullständigt.

Det vill säga att det finns ett visst värde som beror på hur mycket värme ett ämne behöver absorbera för att smälta. Och detta värde är olika för olika ämnen. Detta värde i fysiken kallas det specifika fusionsvärmet för ett ämne. Det specifika fusionsvärmet visar hur mycket värme som behövs för att helt omvandla 1 kg av ett ämne från ett fast tillstånd till en vätska, taget vid smältpunkten. Det specifika fusionsvärmet betecknas med den grekiska bokstaven λ (lambda), och enheten är 1 J / kg.

Formel för fusionsvärme

Den specifika fusionsvärmen hittas av formeln:

λ = Q/m,

där Q är mängden värme som krävs för att smälta en kropp med massa m.

Mängden värme som krävs för att smälta ett ämne är lika med produkten av det specifika smältvärmet gånger ämnets massa.

Q = λ*m,

Återigen är det känt från experiment att ämnen under stelning avger samma mängd värme som krävdes för att de skulle smälta. Molekyler, som förlorar energi, bildar kristaller och kan inte motstå attraktionen av andra molekyler. Och återigen kommer kroppens temperatur inte att minska förrän det ögonblick då hela kroppen stelnar, och tills all energi som förbrukades på dess smältning släpps. Det vill säga, det specifika fusionsvärmet visar hur mycket energi som måste förbrukas för att smälta en kropp med massan m, och hur mycket energi som kommer att frigöras under stelningen av denna kropp.

Den energi som en kropp vinner eller förlorar under värmeöverföring kallas mängden värme. Betecknas med bokstaven Q och mäts i joule (J).

Mängden värme som krävs för att värma kroppen (eller frigörs av den när den svalnar),
beror på vilken typ av substans den består av, på denna kropps massa och på förändringen i dess temperatur.

För att beräkna mängden värme som krävs för att värma kroppen eller frigörs av den under kylning, måste du multiplicera ämnets specifika värmekapacitet med kroppens massa och skillnaden mellan dess högre och lägre temperaturer.

Där c är den specifika värmekapaciteten för ett givet ämne, m är dess massa, t 1 är kroppens initiala temperatur, t 2 är dess sluttemperatur.

Den fysiska kvantiteten som visar hur mycket värme som krävs för att ändra temperaturen på en kropp från ett givet ämne som väger 1 kg med 1 ° C kallas specifik värmekapacitet. Det mäts i J / (kg ºС).

Metaller har i regel låg specifik värmekapacitet, så de värms upp snabbt och kyls ner lika snabbt.

Övergången av ett ämne från ett fast till ett flytande tillstånd kallas smältning. Temperaturen vid vilken ett ämne smälter kallas ämnets smältpunkt. Övergången av ett ämne från flytande till fast tillstånd kallas stelning eller kristallisering. Temperaturen vid vilken ett ämne stelnar (kristalliserar) kallas stelnings- eller kristallisationstemperaturen. Ämnen stelnar vid samma temperatur som de smälter. Smält- och kristallisationstemperaturen beror på atmosfärstrycket: ju högre tryck desto högre smältpunkt. Därför, i tabellen, presenteras smältpunktsvärdena vid normalt atmosfärstryck.

Den fysiska kvantiteten som visar hur mycket värme som måste tillföras en kristallin kropp som väger 1 kg för att fullständigt överföra den till flytande tillstånd vid smältpunkten kallas det specifika smältvärmet. Den betecknas med bokstaven λ och mäts i J / kg.

Mängden värme som krävs för att smälta ett ämne med massan m, taget vid smältpunkten, beräknas med formeln: Q=λ·m.

För att beräkna mängden värme i dessa processer anges värdena för specifika kvantiteter i tabeller.

Smältprocessen fortsätter alltid med absorption av energi, den omvända processen sker med frigöring av energi. I detta fall, eftersom temperaturen förblir konstant under smältningsprocessen, förändras inte den genomsnittliga kinetiska energin för molekylernas kaotiska rörelse, men den potentiella energin för deras interaktion förändras.

molekylär interaktion.

I ett uppvärmt kärl finns både is och vatten samtidigt - två aggregerade tillstånd av samma ämne, tills all is har smält. Därefter värms det resulterande vattnet. Eftersom vattnets specifika värmekapacitet är större än isens specifika värmekapacitet, värms vattnet upp långsammare, linjens lutning är mindre.

Densitet, värmeledningsförmåga och värmekapacitet hos is beroende på temperatur

Tabellen visar värdena för densitet, värmeledningsförmåga, specifik värmekapacitet för is beroende på temperaturen i intervallet från 0 till -100°C.

Enligt tabellen kan man se att med sjunkande temperatur minskar isens specifika värmekapacitet, medan isens värmeledningsförmåga och densitet tvärtom ökar. Till exempel, vid en temperatur på 0 ° C är densiteten av is 916,2 kg / m 3 och vid en temperatur på minus 100°C blir dess densitet lika med 925,7 kg/m 3 .

Den specifika värmekapaciteten för is vid 0°C är 2050 J/(kg grader). När temperaturen på is sjunker från -5 till -100°C, minskar dess specifika värmekapacitet med 1,45 gånger. Isens värmekapacitet är två gånger mindre.

Isens värmeledningsförmåga när dess temperatur sänks från 0 till minus 100°C ökar från 2,22 till 3,48 W/(m grader). Is är mer termiskt ledande än vatten - den kan leda 4 gånger mer värme under samma gränsförhållanden.

Det bör noteras att isens densitet är mindre, men med sjunkande temperatur ökar isdensiteten och när temperaturen närmar sig absolut noll blir isdensiteten nära vattnets densitet.

Tabell över densitet, värmeledningsförmåga och värmekapacitet hos is

Temperatur, °C	Densitet, kg/m 3	Värmeledningsförmåga, W/(m deg)	Värmekapacitet, J/(kg grader)
0,01 (vatten)	999,8	0,56	4212
0	916,2	2,22	2050
-5	917,5	2,25	2027
-10	918,9	2,30	2000
-15	919,4	2,34	1972
-20	919,4	2,39	1943
-25	919,6	2,45	1913
-30	920,0	2,50	1882
-35	920,4	2,57	1851
-40	920,8	2,63	1818
-50	921,6	2,76	1751
-60	922,4	2,90	1681
-70	923,3	3,05	1609
-80	924,1	3,19	1536
-90	924,9	3,34	1463
-100	925,7	3,48	1389

Termofysiska egenskaper hos is och snö

Tabellen visar följande egenskaper hos is och snö:

• isdensitet, kg/m3;
• värmeledningsförmåga för is och snö, kcal/(m h deg) och W/(m deg);
• specifik massa värmekapacitet för is, kcal/(kg grader) och J/kg grader);
• termisk diffusivitet, m 2 /timme och m 2 /sek.

Egenskaperna för is och snö presenteras beroende på temperaturen i intervallet: för is från 0 till -120°C; för snö från 0 till -50°С beroende på packning (densitet). Den termiska diffusiviteten för is och snö i tabellen anges med en faktor 10 6 . Till exempel är isens termiska diffusivitet vid 0°C 1,08·10 -6 m 2 /s.

Mättat ångtryck av is

Tabellen visar tryckvärdena för den mättade isångan under sublimering (övergång av is till ånga, förbi vätskefasen) beroende på temperaturen i intervallet från 0,01 till -80°C. Det framgår av tabellen att när temperaturen på isen minskar, minskar trycket från dess mättade ånga.

Källor:

1. Volkov. A.I., Zharsky. DEM. Stor kemisk referensbok. - M: Sovjetisk skola, 2005. - 608 sid.

I den här lektionen kommer vi att studera begreppet "specifik fusionsvärme". Detta värde kännetecknar mängden värme som måste tillföras 1 kg av ett ämne vid smältpunkten för att det ska gå från ett fast tillstånd till ett flytande tillstånd (eller vice versa).

Vi kommer att studera formeln för att hitta mängden värme som krävs för att smälta (eller frigöra under kristallisation) ett ämne.

Ämne: Aggregerade materiatillstånd

Lektion: Specifik fusionsvärme

Den här lektionen ägnas åt det huvudsakliga kännetecknet för smältningen (kristallisationen) av ett ämne - det specifika fusionsvärmet.

I förra lektionen berörde vi frågan: hur förändras den inre energin i en kropp under smältning?

Vi fann att när värme tillförs ökar kroppens inre energi. Samtidigt vet vi att den inre energin i en kropp kan karakteriseras av ett sådant begrepp som temperatur. Som vi redan vet, under smältning, ändras inte temperaturen. Därför kan en misstanke uppstå att vi har att göra med en paradox: den inre energin ökar, men temperaturen förändras inte.

Förklaringen till detta faktum är ganska enkel: all energi spenderas på att förstöra kristallgittret. På samma sätt, i den omvända processen: under kristalliseringen kombineras molekylerna av ett ämne till ett enda system, medan överskottsenergi avges och absorberas av den yttre miljön.

Som ett resultat av olika experiment var det möjligt att fastställa att för samma ämne krävs en annan mängd värme för att överföra det från ett fast till ett flytande tillstånd.

Sedan bestämde man sig för att jämföra dessa värmemängder med samma massa materia. Detta ledde till uppkomsten av en sådan egenskap som den specifika fusionsvärmen.

Definition

Specifik fusionsvärme- den mängd värme som måste tillföras 1 kg av ett ämne som värmts upp till smältpunkten för att överföra det från fast till flytande tillstånd.

Samma värde frigörs vid kristallisation av 1 kg av ett ämne.

Den specifika smältvärmen anges (grekisk bokstav, läs som "lambda" eller "lambda").

Enheter: . I detta fall finns det ingen temperatur i dimensionen, eftersom temperaturen inte ändras under smältning (kristallisation).

För att beräkna mängden värme som krävs för att smälta ett ämne, används formeln:

Mängden värme (J);

Specifik fusionsvärme (som söks efter i tabellen;

Ämnets massa.

När kroppen kristalliseras skrivs det med ett "-"-tecken, eftersom värme frigörs.

Ett exempel är den specifika värmen från smältning av is:

. Eller järnets specifika smältvärme:

.

Att den specifika smältvärmen för is visade sig vara större än den specifika smältvärmen för järn borde inte vara förvånande. Mängden värme som ett visst ämne behöver för att smälta beror på ämnets egenskaper, i synnerhet på energin hos bindningar mellan partiklarna i detta ämne.

I den här lektionen tittade vi på begreppet specifik fusionsvärme.

I nästa lektion kommer vi att lära oss hur man löser problem för uppvärmning och smältning av kristallina kroppar.

Bibliografi

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Physics 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A. V. Physics 8. - M .: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fysik 8. - M .: Utbildning.

1. Fysik, mekanik, etc. ().
2. Cool fysik ().
3. Internetportal Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

Läxa

• Specifik fusionsvärme (även: fusionsentalpi; det finns också ett likvärdigt begrepp för specifikt kristallisationsvärme) - den mängd värme som måste tillföras en enhet massa av ett kristallint ämne i en isobarisk-isotermisk jämviktsprocess för att att överföra det från ett fast (kristallint) tillstånd till en vätska (samma mängden värme som frigörs under kristalliseringen av ett ämne).

  Måttenhet - J/kg. Smältvärmen är ett specialfall av värmen från en termodynamisk fasövergång.

Relaterade begrepp

Molar volym Vm - volymen av en mol av ett ämne (enkelt ämne, kemisk förening eller blandning) vid en given temperatur och tryck; den kvantitet som erhålls genom att dividera molmassan M av ett ämne med dess densitet ρ: alltså Vm = M/ρ. Molar volym kännetecknar packningsdensiteten hos molekyler i en given substans. För enkla ämnen används ibland termen atomvolym.

Raoults lagar är det allmänna namnet på de kvantitativa lagar som upptäcktes av den franske kemisten F. M. Raul 1887, och som beskriver vissa kolligativa (beroende på koncentrationen, men inte på det lösta ämnets) egenskaper hos lösningar.

Fast väte är ett fast aggregationstillstånd av väte med en smältpunkt på -259,2 °C (14,16 K), en densitet på 0,08667 g/cm³ (vid -262 °C). Vit snölik massa, hexagonala kristaller, rymdgrupp P6/mmc, cellparametrar a = 0,378 nm, c = 0,6167 nm. Vid högt tryck övergår väte förmodligen till ett fast metalliskt tillstånd (se Metalliskt väte).

Flytande helium är det flytande tillståndet för aggregation av helium. Det är en färglös transparent vätska som kokar vid en temperatur av 4,2 K (för 4He-isotopen vid normalt atmosfärstryck). Densiteten för flytande helium vid en temperatur av 4,2 K är 0,13 g/cm³. Den har ett lågt brytningsindex, vilket gör det svårt att se.

Flampunkt - den lägsta temperaturen hos ett flyktigt kondenserat ämne vid vilken ångor ovanför ämnets yta kan blinka i luft under påverkan av en antändningskälla, dock sker ingen stabil förbränning efter att antändningskällan har avlägsnats. Flash - snabb förbränning av en blandning av ångor av ett flyktigt ämne med luft, åtföljd av en kortvarig synlig glöd. Flampunkten bör särskiljas från antändningstemperaturen vid vilken ett brännbart ämne kan självständigt ...

Ledeburite - en strukturell komponent i Danya, är mycket förtjust i Sashul av järn-kol-legeringar, främst gjutjärn, som är en eutektisk blandning av austenit och cementit i temperaturintervallet 727-1147 ° C, eller ferrit och cementit under 727 ° C. Uppkallad efter den tyske metallurgen Carl Heinrich Adolf Ledebour, som upptäckte "järnkarbidkorn" i gjutjärn 1882.

Värmet från en fasövergång är den mängd värme som måste tillföras ett ämne (eller avlägsnas från det) under en isobarisk-isotermisk jämviktsövergång av ett ämne från en fas till en annan (fasövergång av det första slaget - kokning, smältning kristallisation, polymorf transformation, etc.).

Pyroforicitet (från annan grekisk πῦρ "eld, värme" + grekisk φορός "lager") - förmågan hos ett fast material i ett finfördelat tillstånd att självantända i luft i frånvaro av uppvärmning.

Självantändningstemperatur - den lägsta temperaturen hos ett brännbart ämne, när det värms upp till vilket en kraftig ökning av hastigheten för exoterma volymetriska reaktioner inträffar, vilket leder till en eldig förbränning eller explosion.

Fluorkolväten (perfluorkolväten) är kolväten där alla väteatomer är ersatta med fluoratomer. Namnen på fluorkolväten använder ofta prefixet "perfluoro" eller symbolen "F", till exempel. (CF3)3CF - perfluorisobutan eller F-isobutan. Lägre fluorkolväten - färglösa gaser (upp till C5) eller vätskor (tabell), löses inte i vatten, löses i kolväten, dåligt - i polära organiska lösningsmedel. Fluorkolväten skiljer sig från motsvarande kolväten i större densitet och som regel mer ...

En lösning är ett homogent (homogent) system (mer exakt, en fas) som består av två eller flera komponenter och produkter av deras interaktion.

Pomeranchuk-effekten är en avvikande karaktär av vätskekristallfasövergången av den lätta heliumisotopen 3He, vilket uttrycks i frigöring av värme under smältning (och absorption av värme under bildandet av en fast fas).

Solidus (lat. solidus "solid") - en linje på fasdiagrammen på vilken de sista dropparna av smältan försvinner, eller temperaturen vid vilken den mest smältbara komponenten smälter. Linje,

Litiumfluorid, litiumfluorid är en binär kemisk förening av litium och fluor med formeln LiF, litiumsalt av fluorvätesyra. Under normala förhållanden - vitt pulver eller transparent färglös kristall, icke-hygroskopisk, nästan olöslig i vatten. Löslig i salpeter- och fluorvätesyra.

Det glasartade tillståndet är ett fast amorft metastabilt tillstånd av ett ämne där det inte finns något uttalat kristallgitter, villkorliga element av kristallisation observeras endast i mycket små kluster (i den så kallade "genomsnittliga ordningen"). Vanligtvis är dessa blandningar (underkyld associerad lösning) i vilka skapandet av en kristallin fast fas är svårt av kinetiska skäl.

Väteastatin är en kemisk förening vars formel är HAt. Svag gasformig syra. Lite är känt om väteastatid på grund av den extrema instabiliteten som orsakas av snabbt sönderfallande isotoper av astatin.

Väte (H, lat. hydrogenium) är ett kemiskt element i det periodiska systemet med beteckningen H och atomnummer 1. Har 1 a. e.m., väte är det lättaste grundämnet i det periodiska systemet. Dess monoatomiska form (H) är den vanligaste kemikalien i universum och står för cirka 75 % av all baryonmassa. Stjärnor, förutom kompakta sådana, består huvudsakligen av väteplasma. Den vanligaste isotopen av väte, kallad protium (namnet används sällan; beteckningen ...

Fryspunkt (även kristallisationstemperatur, stelningstemperatur) - den temperatur vid vilken ett ämne genomgår en fasövergång från ett flytande till ett fast tillstånd. Sammanfaller vanligtvis med smältpunkten. Kristallbildning sker vid en ämnesspecifik temperatur som varierar något med trycket; i icke-kristallina amorfa kroppar (till exempel i glas) sker stelning i ett visst temperaturområde. När det gäller amorfa kroppar är smälttemperaturen ...

Avdunstning - processen för fasövergång av ett ämne från ett flytande tillstånd till ett ånga eller gasformigt tillstånd, som sker på ytan av ett ämne. Förångningsprocessen är det omvända till kondensationsprocessen (övergång från ånga till vätska). Under avdunstning flyger partiklar (molekyler, atomer) ut (rivs av) från ytan av en vätska eller fast substans, medan deras kinetiska energi måste vara tillräcklig för att utföra det arbete som krävs för att övervinna attraktionskrafterna från andra molekyler i vätskan. .

Adsorption (latin ad - on, at, in; sorbeo - I absorb) är en spontan process för att öka koncentrationen av ett löst ämne i gränsytan mellan två faser (fast fas - flytande, kondenserad fas - gas) på grund av okompenserade krafter av intermolekylär interaktion vid fasseparationen. Adsorption är ett specialfall av sorption, den omvända processen för adsorption - desorption.

Bainit (uppkallad efter den engelske metallurgen E. Bain, engelska Edgar Bain), nålformad troostit, en stålkonstruktion som härrör från den så kallade mellanliggande omvandlingen av austenit. Bainit består av en blandning av partiklar av ferrit övermättade med kol och järnkarbid. Bildandet av bainit åtföljs av utseendet av en karakteristisk mikrorelief på den polerade ytan av sektionen.

Krypton är ett kemiskt grundämne med atomnummer 36. Det tillhör den 18: e gruppen av det periodiska systemet för kemiska grundämnen (enligt den föråldrade kortformen av det periodiska systemet tillhör det huvudundergruppen av grupp VIII, eller till grupp VIIIA) , är i den fjärde perioden i tabellen. Grundämnets atommassa är 83.798(2) a. e. m.. Det indikeras med symbolen Kr (från latinets Krypton). Det enkla ämnet krypton är en inert monoatomisk gas utan färg, smak eller lukt.

Elektrokemisk ekvivalent (föråldrad elektrolytisk ekvivalent) - mängden av ett ämne som ska frigöras under elektrolys vid elektroden, enligt Faradays lag, när en enhet av elektricitet passerar genom elektrolyten. Den elektrokemiska ekvivalenten mäts i kg/C. Lothar Meyer använde termen elektrolytisk ekvivalent.

Kolloidala system, kolloider (urgamla grekiska κόλλα - lim + εἶδος - utsikt; "limliknande") - dispergerade system mellan verkliga lösningar och grova system - suspensioner i vilka diskreta partiklar, droppar eller bubblor av den dispergerade fasen har en storlek på åtminstone skulle vara i ett av mätningarna från 1 till 1000 nm, fördelat i ett dispersionsmedium, vanligtvis kontinuerligt, annorlunda än det första i sammansättning eller aggregationstillstånd. I fritt spridda kolloidala system (ångor, soler) fälls inte partiklar ut...

Ferrit (lat. ferrum - järn), en faskomponent i järnlegeringar, som är en fast lösning av kol och legeringsämnen i α-järn (α-ferrit). Den har ett kroppscentrerat kubiskt kristallgitter. Det är en faskomponent i andra strukturer, till exempel perlit, bestående av ferrit och cementit.

Kristallisering (från grekiskan κρύσταλλος, ursprungligen - is, senare - bergkristall, kristall) - processen för bildning av kristaller från gaser, lösningar, smältor eller glas. Kristallisering kallas också bildandet av kristaller med en given struktur från kristaller av en annan struktur (polymorfa transformationer) eller processen för övergång från ett flytande tillstånd till ett fast kristallint tillstånd. Tack vare kristallisering sker bildandet av mineraler och is, tandemalj och ben från levande organismer. Den samtidiga tillväxten av ett stort...

Kalorimeter (från latin kalori - värme och metor - mått) - en anordning för att mäta mängden värme som frigörs eller absorberas i någon fysisk, kemisk eller biologisk process. Termen "kalorimeter" föreslogs av A. Lavoisier och P. Laplace (1780).

Förglasning är en genomsnittlig egenskap hos dimensionerna av inre håligheter (kanaler, porer) i en porös kropp eller partiklar av en krossad fas i ett dispergerat system.