График плавления и отвердевания кристаллических тел.

 

 

График представляет две перпендикулярные оси.

 Горизонтальная ось- ось времени, вертикальная ось - ось температур.

Разберем на графике характерные участки.

АВ - участок нагрева льда до температуры плавления (0°С)

ВС - участок времени плавления льда. На этом участке температура льда (0°С) не меняется, хотя льду и передается тепло.

СD - участок нагрева воды до определенной температуры (при t=+40° С горелка погашена)

DE - участок охлаждения воды, температура воды понижается.

EF - участок времени кристаллизации воды. На этом участке температура воды (0°С) не меняется, хотя от воды отнимается тепло.

FK - участок охлаждения льда. На этом участке температура твердой воды (льда) понижается.

Удельная теплота плавления.

 

Вновь обратимся к графику плавления и кристаллизации. На горизонтальных участках ВС и EF не происходит ни повышения, ни понижения температуры, хотя теплообмен происходит. На что же расходуется энергия топлива во время плавления вещества?

Если вспомнить молекулярное строение твердых и жидких веществ, то можно увидеть существенную разницу в их строении. Твердые вещества имеют кристаллическую решетку, а в жидких веществах ее нет. При плавлении происходит процесс разрушения кристаллической решетки. На этот процесс и расходуется тепловая энергия, при этом температура вещества не поднимается. И только после того, как все твердое вещество превратилось в жидкость начинается повышение температуры жидкости.

У каждого вещества своя особенность строения кристаллической решетки, и на ее разрушение у каждого вещества потребуется свое количество теплоты.

Физическая величина, показывающая какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

 

Обозначается буквой λ, Единица измерения Дж/кг.

 

При температуре плавления внутренняя энергия вещества в жидком состоянии больше внутренней энергии вещества в твердом состоянии.

Количество теплоты, требуемое для плавления определенной массы вещества равно количеству теплоты, требуемое для кристаллизации этого же вещества той же массы.

Количество теплоты требуемое для плавления (кристаллизации) вещества определяется по формуле:

 

Q= λm             (Дж)

 

Где: Q – количество теплоты (Дж)

λ - удельная теплота плавления (Дж/кг)

m - масса тела (кг)

Температура размягчения.

Определяется у материалов аморфной структуры (смолы, битумы и др.). У этих материалов переход из твердого в жидкое состояние происходит не при строго определенной температуре, а в некотором интервале температур. Поэтому у аморфных материалов измеряют некоторую условную температуру, при которой материал приобретает вязкотекучее состояние. При температуре, близкой к температуре размягчения материал применять нельзя т.к. он будет размягчаться и течь.

 

Занятие 12.   (2 часа)         Теплостойкость,  нагревостойкость и холодостойкость.

Теплостойкость.

Теплостойкость материала обычно оценивают максимальной температурой, при которой наблюдаемые изменения физико-механических свойств носят необратимый характер.

Эта характеристика позволяет оценить стойкость диэлектрика к кратковременному нагреву.

Теплостойкость — способность веществ сохранять жесткость при повышении температуры.

Потеря жёсткости вызывается плавлением кристаллических структур, или переход аморфных тел в высокоэластичное состояние.

Чаще всего понятие теплостойкости используется по отношению к полимерам.

Рис.12.1. Теплостойкость изоляции проводов