Se numește trecerea unei substanțe de la o stare cristalină solidă la un lichid topire. Pentru a topi un corp cristalin solid, acesta trebuie încălzit la o anumită temperatură, adică trebuie furnizată căldură.Se numește temperatura la care se topește o substanțăpunctul de topire al substanței.

Procesul invers - trecerea de la un lichid la o stare solidă - are loc cu o scădere a temperaturii, adică se elimină căldura. Trecerea unei substanțe de la un lichid la o stare solidă se numeștesolidificare , sau cristallizare . Se numește temperatura la care cristalizează o substanțătemperatura cristaluluizări .

Experiența arată că orice substanță cristalizează și se topește la aceeași temperatură.

Figura arată un grafic al dependenței temperaturii corpului cristalin (gheață) de timpul de încălzire (din punctul A până la punctul D)și timpul de răcire (de la punctul Dpână la punctul K). Timpul este reprezentat pe axa orizontală, iar temperatura este reprezentată pe axa verticală.

Graficul arată că observarea procesului a început din momentul în care temperatura gheții a fost de -40 ° C sau, după cum se spune, temperatura din momentul inițial al timpului t din timp \u003d -40 ° С (punctul Ape grafic). Cu o încălzire suplimentară, temperatura gheții crește (în grafic aceasta este o secțiune AB). Temperatura crește la 0 ° C - punctul de topire al gheții. La 0 ° C, gheața începe să se topească, iar temperatura sa încetează să crească. Pe parcursul întregului timp de topire (adică până când toata gheața s-a topit) temperatura gheaței nu se schimbă, deși arzătorul continuă să ardă și, prin urmare, este furnizată căldură. Procesul de topire corespunde secțiunii orizontale a graficului Soare . Numai după ce toată gheața s-a topit și s-a transformat în apă, temperatura începe să crească din nou (secțiunea CD). După ce temperatura apei atinge +40 ° C, arzătorul se stinge și apa începe să se răcească, adică se elimină căldura (pentru aceasta, puteți plasa un vas cu apă într-un alt vas mai mare cu gheață). Temperatura apei începe să scadă (secțiunea DE). Când temperatura ajunge la 0 ° C, temperatura apei încetează să scadă, în ciuda faptului că încă se elimină căldura. Acesta este procesul de cristalizare a apei - formarea gheții (secțiunea orizontală EF). Până când toată apa se transformă în gheață, temperatura nu se va schimba. Abia după aceasta, temperatura gheții începe să scadă (secțiunea FK).

Vederea graficului considerat este explicată după cum urmează. Locație activată ABdatorită căldurii furnizate, energia cinetică medie a moleculelor de gheață crește, iar temperatura acesteia crește. Locație activată Soaretoată energia primită de conținutul balonului este cheltuită pentru distrugerea rețelei de cristal a gheții: dispunerea spațială ordonată a moleculelor sale este înlocuită cu altele dezordonate, distanța dintre molecule se schimbă, adică există o rearanjare a moleculelor în așa fel încât substanța să devină lichidă. În acest caz, energia cinetică medie a moleculelor nu se modifică; prin urmare, temperatura rămâne neschimbată. O creștere suplimentară a temperaturii apei cu gheață topită (în zonă CD) înseamnă o creștere a energiei cinetice a moleculelor de apă datorită căldurii furnizate de arzător.

La răcirea apei (secțiunea DE) o parte din energie este preluată din ea, moleculele de apă se mișcă la viteze mai mici, energia cinetică medie a acestora scade - temperatura scade, apa se răcește. La 0 ° С (secțiune orizontală EF) moleculele încep să se alinieze într-o anumită ordine, formând o rețea cristalină. Până la finalizarea acestui proces, temperatura substanței nu se va schimba, în ciuda căldurii îndepărtate, ceea ce înseamnă că atunci când se solidifică, lichidul (apa) eliberează energie. Aceasta este exact energia pe care gheața a absorbit-o, transformându-se într-un lichid (secțiunea Soare). Energia internă a unui lichid este mai mare decât cea a unui solid. Când se topește (și cristalizează), energia internă a corpului se schimbă brusc.

Se numesc metale care se topesc la temperaturi peste 1650 ºС refractar (titan, crom, molibden etc.). Cel mai înalt punct de topire dintre acestea este pentru tungsten - aproximativ 3400 ° C. Metalele refractare și compușii lor sunt folosiți ca materiale rezistente la căldură în construcția aeronavelor, rachete și tehnologii spațiale și energie nucleară.

Să subliniem încă o dată că, atunci când o substanță se topește, aceasta absoarbe energia. În timpul cristalizării, dimpotrivă, îl eliberează în mediu. Primind o anumită cantitate de căldură eliberată în timpul cristalizării, mediul se încălzește. Acest lucru este bine cunoscut de multe păsări. Nu cu mult timp în urmă pot fi văzute iarna pe vreme geroasă, așezate pe gheața care acoperă râurile și lacurile. Datorită eliberării de energie în timpul formării gheții, aerul de deasupra ei este cu câteva grade mai cald decât în \u200b\u200bpădure în copaci, iar păsările folosesc acest lucru.

Topirea substanțelor amorfe.

Prezența unui anume punct de topire - Aceasta este o caracteristică importantă a substanțelor cristaline. Pe această bază se pot distinge cu ușurință de corpurile amorfe, care sunt denumite și solide. Acestea includ, în special, pahare, rășini foarte vâscoase, materiale plastice.

Substanțe amorfe (spre deosebire de cele cristaline) nu au un anumit punct de topire - nu se topesc, ci se înmoaie. Când este încălzită, o bucată de sticlă, de exemplu, devine mai moale din greu, poate fi ușor îndoită sau întinsă; la o temperatură mai ridicată, piesa începe să-și schimbe forma sub influența propriei sale gravitații. Pe măsură ce se încălzește, masa vâscoasă groasă ia forma vasului în care se află. Această masă este la început groasă, ca mierea, apoi ca smântâna și, în cele din urmă, devine aproape același lichid cu viscozitate scăzută ca și apa. Cu toate acestea, este imposibil să se indice o temperatură definită a tranziției unui solid la un lichid, deoarece nu există.

Motivele pentru aceasta stau în diferența fundamentală dintre structura corpurilor amorfe și structura celor cristaline. Atomii din corpurile amorfe sunt aranjați aleatoriu. Corpurile amorfe au o structură similară lichidelor. Deja în sticlă solidă, atomii sunt aranjați aleatoriu. Aceasta înseamnă că o creștere a temperaturii sticlei crește doar gama de oscilații a moleculelor sale, le conferă treptat o libertate de mișcare tot mai mare. Prin urmare, sticla se înmoaie treptat și nu prezintă o tranziție ascuțită „solid-lichid”, caracteristică tranziției de la dispunerea moleculelor într-o ordine strictă la una dezordonată.

Căldura de fuziune.

Căldura de fuziune Este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe la presiune constantă și temperatură constantă egală cu punctul de topire pentru a o transfera complet dintr-o stare cristalină solidă într-un lichid. Căldura de fuziune este egală cu cantitatea de căldură care este eliberată în timpul cristalizării unei substanțe dintr-o stare lichidă. Când se topește, toată căldura furnizată substanței crește energia potențială a moleculelor sale. Energia cinetică nu se schimbă deoarece topirea are loc la o temperatură constantă.

Studiind experimental topirea diferitelor substanțe din aceeași masă, se poate observa că sunt necesare cantități diferite de căldură pentru a le transforma într-un lichid. De exemplu, pentru a topi un kilogram de gheață, trebuie să cheltuiți 332 J de energie și pentru a topi 1 kg de plumb - 25 kJ.

Cantitatea de căldură degajată de organism este considerată negativă. Prin urmare, atunci când se calculează cantitatea de căldură degajată în timpul cristalizării unei substanțe cu o masă m, ar trebui să utilizați aceeași formulă, dar cu un semn minus:

Căldura de ardere.

Căldura de ardere (sau valoare calorica, conținut caloric) Este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a combustibilului.

Pentru a încălzi corpurile, se folosește adesea energia eliberată în timpul arderii combustibilului. Combustibilii obișnuiți (cărbune, petrol, benzină) conțin carbon. Când ard, atomii de carbon se combină cu atomii de oxigen din aer, rezultând formarea moleculelor de dioxid de carbon. Energia cinetică a acestor molecule se dovedește a fi mai mare decât cea a particulelor originale. Creșterea energiei cinetice a moleculelor în timpul arderii se numește eliberare de energie. Energia eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este căldura de ardere a acestui combustibil.

Căldura de ardere a combustibilului depinde de tipul de combustibil și de greutatea acestuia. Cu cât masa combustibilului este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură degajată în timpul arderii sale complete.

Se numește cantitatea fizică care arată cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului care cântărește 1 kg căldura specifică de ardere a combustibilului.Puterea calorică specifică este indicată de scrisoareq și se măsoară în jouli pe kilogram (J / kg).

Cantitatea de căldură Îcombustie emisă m kg de combustibil, determinat de formula:

Pentru a găsi cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului cu masă arbitrară, trebuie să multiplicați căldura specifică de ardere a acestui combustibil cu masa acestuia.

Toată lumea știe că apa poate fi în natură în trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă. În timpul topirii, gheața solidă se transformă într-un lichid și, la încălzire suplimentară, lichidul se evaporă, formând vapori de apă. Care sunt condițiile pentru topirea, cristalizarea, evaporarea și condensarea apei? La ce temperatură se topește gheața sau se formează abur? Vom vorbi despre acest lucru în acest articol.

Aceasta nu înseamnă că vaporii de apă și gheața se găsesc rar în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, cel mai frecvent este tocmai starea lichidă - apa obișnuită. Experții au descoperit că pe planeta noastră există peste 1 miliard de kilometri cubi de apă. Cu toate acestea, nu mai mult de 3 milioane de km 3 de apă aparțin corpurilor de apă dulce. O cantitate destul de mare de apă dulce „se odihnește” în ghețari (aproximativ 30 de milioane de kilometri cubi). Cu toate acestea, topirea gheții unor astfel de blocuri uriașe este departe de a fi ușoară. Restul apei este sărat, aparținând mărilor Oceanului Mondial.

Apa înconjoară omul modern peste tot, în timpul procedurilor zilnice. Mulți cred că rezervele de apă sunt inepuizabile, iar omenirea poate folosi întotdeauna resursele hidrosferei Pământului. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul. Resursele de apă ale planetei noastre se epuizează treptat și, după câteva sute de ani, este posibil să nu rămână deloc apă proaspătă pe Pământ. Prin urmare, absolut fiecare persoană trebuie să aibă grijă de apă proaspătă și să o salveze. Într-adevăr, chiar și în timpul nostru există state în care rezervele de apă sunt catastrofal mici.

Proprietățile apei

Înainte de a vorbi despre temperatura topirii gheții, merită luate în considerare principalele proprietăți ale acestui lichid unic.

Deci, apa are următoarele proprietăți:

• Lipsa culorii.
• Fără miros.
• Lipsa gustului (dar apa potabilă de bună calitate are un gust bun).
• Transparenţă.
• Fluiditate.
• Capacitatea de a dizolva diverse substanțe (de exemplu, săruri, alcalii etc.).
• Apa nu are propria sa formă permanentă și este capabilă să ia forma unui vas în care cade.
• Capacitatea de a fi purificat prin filtrare.
• Când este încălzită, apa se extinde și, când este răcită, se contractă.
• Apa se poate evapora până la vapori și poate îngheța pentru a forma gheață cristalină.

Această listă prezintă principalele proprietăți ale apei. Acum să ne dăm seama care sunt caracteristicile stării solide de agregare a acestei substanțe și la ce temperatură se topește gheața.

Gheața este o substanță cristalină solidă care are o structură destul de instabilă. El, ca și apa, este transparent, incolor și inodor. De asemenea, gheața are proprietăți precum fragilitatea și alunecarea; este rece la atingere.

Zăpada este, de asemenea, apă înghețată, dar are o structură slabă și este albă. Zăpada cade în fiecare an în majoritatea țărilor lumii.

Atât zăpada, cât și gheața sunt substanțe extrem de instabile. Nu este nevoie de mult efort pentru a topi gheața. Când începe să se topească?

În natură, gheața tare există doar la temperaturi de 0 ° C și mai mici. Dacă temperatura ambiantă crește și crește peste 0 ° C, gheața începe să se topească.

La temperatura topirii gheții, la 0 ° C, are loc un alt proces - înghețarea sau cristalizarea apei lichide.

Acest proces poate fi observat de toți locuitorii climatului temperat continental. Iarna, când temperatura exterioară scade sub 0 ° C, zăpada cade adesea și nu se topește. Iar apa lichidă de pe străzi îngheață, transformându-se în zăpadă solidă sau gheață. În primăvară puteți vedea procesul opus. Temperatura ambiantă crește, astfel încât gheața și zăpada se topesc, formând numeroase bălți și noroi, care pot fi considerate singurul negativ al încălzirii primăverii.

Astfel, putem concluziona că la ce temperatură începe să se topească gheața, la aceeași temperatură începe procesul de înghețare a apei.

Cantitatea de căldură

Într-o știință precum fizica, este adesea folosit conceptul de cantitate de căldură. Această valoare indică cantitatea de energie necesară pentru încălzirea, topirea, cristalizarea, fierberea, evaporarea sau condensarea diferitelor substanțe. Mai mult, fiecare dintre procesele enumerate are propriile sale caracteristici. Să vorbim despre câtă căldură este necesară pentru a încălzi gheața în condiții normale.

Pentru a încălzi gheața, trebuie mai întâi să o topiți. Acest lucru necesită cantitatea de căldură necesară pentru a topi solidul. Căldura este egală cu produsul masei de gheață și căldura specifică de topire (330-345 mii Jouli / kg) și se exprimă în Jouli. Să presupunem că ni se dau 2 kg de gheață tare. Astfel, pentru a-l topi, avem nevoie de: 2 kg * 340 kJ / kg \u003d 680 kJ.

După aceea, trebuie să încălzim apa rezultată. Cantitatea de căldură pentru acest proces va fi puțin mai dificil de calculat. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți temperatura inițială și finală a apei încălzite.

Deci, să presupunem că vrem să încălzim apa topită cu gheață rezultată cu 50 ° C. Adică diferența dintre temperaturile inițiale și finale \u003d 50 ° C (temperatura inițială a apei este 0 ° C). Apoi, diferența de temperatură ar trebui să fie înmulțită cu masa apei și cu căldura specifică a acesteia, care este de 4.200 J * kg / ° C. Adică cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea apei \u003d 2 kg * 50 ° C * 4 200 J * kg / ° C \u003d 420 kJ.

Apoi obținem acest lucru pentru a topi gheața și apoi pentru a încălzi apa rezultată, avem nevoie de: 680.000 J + 420.000 J \u003d 1.100.000 Jouli, sau 1.1 Megajoule.

Cunoscând temperatura la care se topește gheața, puteți rezolva multe probleme dificile din fizică sau chimie.

In cele din urma

Deci, în acest articol am aflat câteva fapte despre apă și despre cele două stări de agregare ale acesteia - solid și lichid. Cu toate acestea, vaporii de apă sunt un subiect la fel de interesant de studiat. De exemplu, atmosfera noastră conține aproximativ 25 * 10 16 metri cubi de vapori de apă. În plus, spre deosebire de îngheț, evaporarea apei are loc la orice temperatură și se accelerează atunci când se încălzește sau în prezența vântului.

Am aflat la ce temperatură se topește gheața și apa lichidă îngheață. Astfel de fapte ne vor fi întotdeauna utile în viața de zi cu zi, deoarece apa ne înconjoară peste tot. Este important să ne amintim întotdeauna că apa, în special apa dulce, este o resursă în scădere a Pământului și trebuie tratată cu grijă.

Trafic. Căldură Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Efectul presiunii asupra punctului de topire

Dacă modificați presiunea, atunci se va schimba și punctul de topire. Am întâlnit același model când am vorbit despre fierbere. Cu cât este mai mare presiunea, cu atât este mai mare punctul de fierbere. Acest lucru este valabil în general și pentru topire. Cu toate acestea, există un număr mic de substanțe care se comportă anormal: punctul lor de topire scade odată cu creșterea presiunii.

Faptul este că majoritatea covârșitoare a solidelor sunt mai dense decât lichidele lor. Excepții de la această regulă sunt doar acele substanțe al căror punct de topire se modifică cu o schimbare a presiunii nu destul de obișnuită - de exemplu, apa. Gheața este mai ușoară decât apa, iar punctul de topire al gheții scade odată cu creșterea presiunii.

Compresia contribuie la formarea unei stări mai dense. Dacă un solid este mai dens decât un lichid, atunci compresia ajută la solidificare și previne topirea. Dar dacă topirea este împiedicată de comprimare, atunci aceasta înseamnă că substanța rămâne solidă, în timp ce mai devreme la această temperatură s-ar fi topit deja, adică temperatura de topire crește odată cu creșterea presiunii. În caz anormal, lichidul este mai dens decât solidul, iar presiunea ajută la formarea lichidului, adică scade punctul de topire.

Efectul presiunii asupra punctului de topire este mult mai mic decât cel pentru fierbere. O creștere a presiunii de peste 100 kg / cm2 scade punctul de topire al gheții cu 1 ° C.

De aici, apropo, se poate vedea cât de naivă este explicația des întâlnită a patinelor care alunecă pe gheață printr-o scădere a temperaturii de topire din presiune. Presiunea asupra lamei de skate în orice caz nu depășește 100 kg / cm2, iar o scădere a punctului de topire din acest motiv nu poate juca un rol pentru patinatori.

Din cartea Chimie fizică: Note de curs autor Berezovchuk AV

4. Influența naturii solventului asupra vitezei reacțiilor electrochimice Înlocuirea unui solvent cu altul va afecta fiecare etapă a procesului electrochimic. În primul rând, acest lucru va afecta procesele de solvatare, asociere și complexare în

Din cartea Cea mai nouă carte de fapte. Volumul 3 [Fizică, chimie și tehnologie. Istorie și arheologie. Diverse] autor Kondrashov Anatoly Pavlovich

Din cartea Fulger și tunet autor Stekolnikov, IS

Din cartea Mișcarea. Căldură autor Kitaigorodsky Alexander Isaakovich

Din cartea Storming Absolute Zero autor Burmin Henry Samoilovich

7. Primirea electricității prin influență Acum că știm că atomii fiecărui corp sunt compuși din particule care conțin atât electricitate pozitivă, cât și negativă, putem explica un fenomen important - primirea de electricitate prin influență. Acest lucru ne va ajuta să înțelegem

Din cartea Istoria laserului autor Bertolotti Mario

6. Influența fulgerului asupra funcționării sistemelor electrice și a radioului Foarte des, fulgerul lovește firele liniilor de transmisie a energiei electrice. În acest caz, fie o descărcare de trăsnet lovește unul dintre firele de linie și o conectează la sol, fie un fulger conectează două sau chiar trei

Din cartea Tweets despre Univers de Chaun Marcus

Schimbarea presiunii cu altitudinea Pe măsură ce altitudinea se schimbă, presiunea scade. Acest lucru a fost descoperit pentru prima dată de francezul Perrier în numele lui Pascal în 1648. Muntele Pew de Dome, lângă care locuia Perrier, avea o înălțime de 975 m. Măsurătorile au arătat că mercurul din tubul Torricelli cade atunci când crește

Din cartea Problema atomică de Ren Philip

Punct de fierbere versus presiune Punctul de fierbere al apei este de 100 ° C; s-ar putea să credeți că aceasta este o proprietate inerentă a apei, că apa, oriunde și în ce condiții este, va fierbe întotdeauna la 100 ° C. Dar acest lucru nu este așa, iar locuitorii sunt bine conștienți de acest lucru

Din cartea autorului

1. De ce a „jignit” temperatura? Eroare Fahrenheit. Ordinea și dezordinea. Când coborârea este mai dificilă decât ascensiunea. Apă clocotită rece ca gheața. Există „lichide reci” pe Pământ? Măsurăm lungimea în metri, masa în grame, timpul în secunde și temperatura în grade.

Din cartea autorului

Influența câmpului magnetic asupra liniilor spectrale În momentul în care au fost explicate principalele caracteristici ale liniilor spectrale. În 1896, Peter Zeeman (1865-1943) care locuia în Leiden (Olanda) a descoperit că un câmp magnetic poate afecta frecvențele liniilor spectrale emise de un gaz,

Din cartea autorului

135. Cum măsoară astronomii temperatura Universului? Radiația infraroșie (IR) cu lungimea de undă de la 700 nm la 1 mm a fost descoperită în 1800 de William Herschel (1738-1822). Herschel a folosit o prismă pentru a capta spectrul luminii solare, de la roșu la albastru. El a folosit

Din cartea autorului

Capitolul X Impactul progresului în domeniul energiei atomice asupra vieții economice și sociale Înainte de a face o scurtă analiză a problemei sociale care a apărut în legătură cu descoperirea energiei atomice, vom lua în considerare, în termeni generali, latura economică a problemei asociate cu

Când corpul solid atinge punctul de topire, nu se mai produce o creștere a temperaturii sale, iar furnizarea (sau îndepărtarea) este cheltuită pentru schimbare - transformarea solidului într-un lichid (când se elimină căldura, de la lichid la solid).

Temperatura de topire (solidificare) depinde de tipul de substanță și de presiunea mediului.
La presiunea atmosferică (760 mm Hg), punctul de topire a gheții de apă este de 0 ° C. Cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 1 kg de gheață în apă (sau invers) se numește latentă sau specifică căldura de fuziune r. Pentru gheață de apă r \u003d 335 kJ / kg.
Cantitatea de căldură necesară pentru transformarea gheții de masă M în apă este determinată de formula: Î \u003d Dl.
Din cele de mai sus rezultă că una dintre metodele de răcire artificială este îndepărtarea căldurii prin topirea unei substanțe în stare solidă la o temperatură scăzută.

În practică, această metodă a fost utilizată pe scară largă de mult timp, efectuând răcirea cu ajutorul gheaței de apă recoltată iarna folosind frig natural sau cu ajutorul apei înghețate în mașinile de gheață folosind mașini frigorifice.
Când gheața cu apă pură se topește, temperatura substanței răcite poate fi redusă la 0 ° C. Pentru a obține temperaturi mai scăzute, utilizați. În acest caz, temperatura și căldura latentă de fuziune depind de tipul de sare și de conținutul său din amestec. Cu un conținut de 22,4% clorură de sodiu în amestec, punctul de topire al amestecului de gheață-sare este de -21,2 ° C, iar căldura latentă de fuziune este de 236,1 kJ / kg.

Prin utilizarea clorurii de calciu (29,9%) în amestec, punctul de topire al amestecului poate fi redus la -55 ° C, în acest caz r \u003d 214 kJ / kg.

Sublimarea - trecerea unei substanțe de la o stare solidă la una gazoasă, ocolind faza lichidă, cu absorbția căldurii. Pentru răcirea și congelarea produselor alimentare, precum și depozitarea și transportul acestora în stare înghețată, acestea sunt utilizate pe scară largă sublimarea gheții uscate (dioxid de carbon solid). La presiunea atmosferică, gheața uscată, absorbind căldura din mediu, trece de la o stare solidă la una gazoasă la o temperatură de -78,9 ° C. Căldură specifică de sublimare r-571 kJ / kg.

Sublimarea apei înghețate la presiunea atmosferică apare la uscarea hainelor în timpul iernii. Acest proces se află în centrul uscării industriale a alimentelor (). Pentru intensificarea liofilizării în aparate (sublimatoare): cu ajutorul pompelor de vid, presiunea este menținută sub atmosferă.

Evaporare - procesul de vaporizare care are loc de pe suprafața liberă a lichidului. Natura sa fizică se explică prin emisia de molecule care posedă: viteză mare și energie cinetică a mișcării termice din stratul de suprafață. În acest caz, lichidul este răcit. În tehnologia de refrigerare, acest efect este utilizat în turnurile de răcire și în condensatoarele evaporative pentru a transfera căldura condensului în aer. La presiunea atmosferică și temperatura O ° C, căldura latentă r \u003d 2509 kJ / kg, la o temperatură de 100 ° C r \u003d 2257 kJ / kg.

Fierbere - procesul de vaporizare intensa pe suprafata de incalzire datorita absorbtiei de caldura. Fierberea, lichidul la temperatură scăzută este unul dintre principalele procese în mașinile frigorifice cu compresie de vapori. Un lichid care fierbe se numește agent frigorific (prescurtat - agent frigorific), și aparatul unde fierbe, luând căldură din substanța răcită, - evaporator (numele nu reflectă cu exactitate esența procesului care are loc în aparat). Cantitatea de căldură Q furnizată lichidului care fierbe este determinată de formula: Q \u003d Mr,
unde M este masa lichidului care s-a transformat în abur. Fierberea unei substanțe omogene („pure”) are loc la o temperatură constantă, în funcție de presiune. Pe măsură ce presiunea se schimbă, se schimbă și punctul de fierbere. Dependența punctului de fierbere de presiunea de fierbere (presiunea de echilibru de fază) este reprezentată de o curbă numită curba de presiune a vaporilor saturați.

Agentul frigorific R12, având o căldură latentă de vaporizare semnificativ mai mică, asigură funcționarea răcitorului la presiuni de condensare mai mici (comparativ cu funcționarea la), care pot avea o importanță decisivă pentru condiții specifice.

2. Strangulare (efect Joule - Thompson).

Un alt proces principal în mașinile frigorifice cu compresie de vapori, care constă într-o scădere a presiunii și o scădere a temperaturii agentului frigorific în timpul fluxului său - printr-o secțiune îngustată sub influența unei diferențe de presiune fără a efectua lucrări externe și schimb de căldură cu mediul înconjurător.
Într-o secțiune îngustă, debitul crește, energia cinetică este cheltuită pe frecare internă între molecule. Acest lucru are ca rezultat o parte din lichid și o scădere a temperaturii întregului debit. Procesul are loc în supapă de control sau alt corp al clapetei de accelerație () aparat frigorific.

3. Extinderea cu performanța muncii externe.

Procesul este utilizat în mașinile frigorifice cu gaz.
Dacă pe traseul fluxului care se mișcă sub influența diferenței de presiune, puneți (o mașină de expansiune în care fluxul roteste o roată sau împinge un piston), atunci energia de curgere va efectua o muncă utilă externă. În acest caz, după expansor, simultan cu o scădere a presiunii, va scădea și temperatura agentului frigorific.

4. Efect Vortex (efect Ranque - Hilsch).

Este creat folosind un dispozitiv special - un tub vortex. Se bazează pe separarea aerului cald și rece într-un flux turbionat în interiorul unei conducte.

5. Efect termoelectric (efect Peltier).

Se utilizează în dispozitivele de răcire termoelectrice. Se bazează pe scăderea temperaturii joncțiunilor semiconductoare atunci când un curent electric direct trece prin ele.

Topire

Topire Este procesul de conversie a unei substanțe dintr-o stare solidă în lichid.

Observațiile arată că dacă gheața zdrobită, de exemplu, la o temperatură de 10 ° C, este lăsată într-o cameră caldă, atunci temperatura acesteia va crește. La 0 ° C, gheața va începe să se topească, dar temperatura nu se va schimba până când toată gheața este lichidă. După aceea, temperatura apei formate din gheață va crește.

Aceasta înseamnă că corpurile cristaline, care includ gheață, se topesc la o anumită temperatură, ceea ce se numește punct de topire... Este important ca în timpul procesului de topire temperatura substanței cristaline și a lichidului format în timpul topirii să rămână neschimbate.

În experimentul descris mai sus, gheața a primit o anumită cantitate de căldură, energia sa internă a crescut datorită unei creșteri a energiei cinetice medii a mișcării moleculare. Apoi gheața s-a topit, temperatura sa nu s-a schimbat, deși gheața a primit o anumită cantitate de căldură. În consecință, energia sa internă a crescut, dar nu datorită kineticii, ci datorită energiei potențiale de interacțiune a moleculelor. Energia primită din exterior este cheltuită pentru distrugerea rețelei de cristal. În mod similar, orice corp cristalin se topește.

Corpurile amorfe nu au un punct de topire specific. Pe măsură ce temperatura crește, acestea se înmoaie treptat până se transformă în lichid.

Cristalizare

Cristalizare Este procesul de tranziție a unei substanțe de la o stare lichidă la o stare solidă. Pe măsură ce se răcește, lichidul va degaja o anumită căldură aerului din jur. În acest caz, energia sa internă va scădea din cauza unei scăderi a energiei cinetice medii a moleculelor sale. La o anumită temperatură, procesul de cristalizare va începe; în timpul acestui proces, temperatura substanței nu se va schimba până când nu se solidifică întreaga substanță. Această tranziție este însoțită de eliberarea unei anumite cantități de căldură și, în consecință, de o scădere a energiei interne a unei substanțe datorită unei scăderi a energiei potențiale de interacțiune a moleculelor sale.

Astfel, trecerea unei substanțe de la o stare lichidă la o stare solidă are loc la o anumită temperatură, numită temperatura de cristalizare. Această temperatură rămâne constantă pe tot parcursul procesului de topire. Este egal cu punctul de topire al acestei substanțe.

Figura arată un grafic al dependenței de temperatură a unei substanțe cristaline solide la timp în timpul încălzirii sale de la temperatura camerei până la punctul de topire, topirea, încălzirea substanței în stare lichidă, răcirea substanței lichide, cristalizarea și răcirea ulterioară a substanței în stare solidă.

Căldura specifică de fuziune

Diferite substanțe cristaline au structuri diferite. În consecință, pentru a distruge rețeaua cristalină a unui solid la temperatura sa de topire, este necesar să îi conferiți o cantitate diferită de căldură.

Căldura specifică de fuziune Este cantitatea de căldură care trebuie transmisă 1 kg dintr-o substanță cristalină pentru a o transforma într-un lichid la punctul de topire. Experiența arată că căldura specifică a fuziunii este căldura specifică de cristalizare .

Căldura specifică de fuziune este indicată de literă λ ... Unitatea de căldură specifică de fuziune - [λ] \u003d 1 J / kg.

Căldurile specifice de fuziune a substanțelor cristaline sunt date în tabel. Căldură specifică de fuziune a aluminiului 3,9 * 10 5 J / kg. Aceasta înseamnă că pentru a topi 1 kg de aluminiu la temperatura de topire, este necesar să cheltuiți o cantitate de căldură 3,9 * 10 5 J. Creșterea energiei interne a 1 kg de aluminiu este egală cu aceeași valoare.

Pentru a calcula cantitatea de căldură Înecesar pentru a topi o substanță cu o masă m, luată la punctul de topire, urmează căldura specifică de fuziune λ înmulțiți cu masa substanței: Q \u003d λm.