Питома теплота плавлення

Для того, щоб розплавити небудь речовина у твердому стані, необхідно його нагріти. І при нагріванні будь-якого тіла відзначається одна цікава особливість.

Особливість така: температура тіла зростає аж до температури плавлення, а потім зупиняється до того моменту, поки все тіло цілком не перейде в рідкий стан. Після розплавлення температура знову починає рости, якщо, звичайно, продовжувати нагрівання. Тобто, існує проміжок часу, під час якого ми нагріваємо тіло, а воно не нагрівається. Куди ж дівається енергія тепла, яку ми витрачаємо? Щоб відповісти на це питання, треба зазирнути всередину тіла.

У твердому тілі молекули розташовані в певному порядку у вигляді кристалів. Вони практично не рухаються, лише злегка коливаючись на місці. Для того, щоб речовина перейшло в рідкий стан, молекулам необхідно надати додаткову енергію, щоб вони змогли вирватися від тяжіння сусідніх молекул в кристаликах. Нагріваючи тіло, ми надаємо молекулам цю необхідну енергію. І от поки всі молекули не отримають достатньо енергії і не зруйнуються всі кристалики, температура тіла не підвищується. Досліди показують, що для різних речовин однієї маси потрібна різна кількість теплоти для повного його розплавлення.

Тобто існує певна величина, від якої залежить, скільки тепла необхідно поглинути речовині для розплавлення. І величина ця різна для різних речовин. Ця величина у фізиці називається питома теплота плавлення речовини. Знову ж, внаслідок дослідів встановлені значення питомої теплота плавлення для різних речовин і зібрані в спеціальні таблиці, з яких можна почерпнути ці відомості. Позначають питому теплоту плавлення грецькою буквою ? (лямбда), а одиницею виміру є 1 Дж/кг.

Формула питомої теплоти плавлення
Питома теплота плавлення знаходиться за формулою:

? = Q/m,

де Q – це кількість теплоти, необхідне для того, щоб розплавити тіло масою m.

Знову-таки з дослідів відомо, що при твердінні речовини виділяють таку ж кількість тепла, яке було потрібно затратити на їх розплавлення. Молекули, втрачаючи енергію, утворюють кристали, будучи не в силах чинити опір тяжінню інших молекул. І знову-таки, температура тіла не буде знижуватися аж до того моменту, поки не затвердіє все тіло, і поки не виділиться вся енергія, яка була витрачена на його плавлення. Тобто питома теплота плавлення показує, як скільки треба затратити енергії, щоб розплавити тіло масою m, так і скільки енергії виділиться при твердінні даного тіла.

Для прикладу, питома теплота плавлення води в твердому стані, тобто, питома теплота плавлення льоду дорівнює 3,4*105 Дж/кг. Ці дані дозволяють розрахувати, скільки буде потрібно енергії, щоб розплавити лід будь-якої маси. Знаючи також питому теплоємність льоду і води, можна розрахувати, скільки точно буде потрібно енергії для конкретного процесу, наприклад, розплавити лід масою 2 кг і температурою – 30 ? С і довести вийшла воду до кипіння. Такі відомості для різних речовин дуже потрібні в промисловості для розрахунку реальних витрат енергії при виробництві яких товарів.

Посилання на основну публікацію