Как найти количество теплоты выделится при кристаллизации

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

В процессе плавления температура вещества не изменяется Вся получаемая им энергия при этом тратится на разрушение кристаллической решетки и увеличение потенциальной энергии молекул тела.

Изучая на опыте плавление различных веществ одной и той же массы, можно заметить, что для превращения их в жидкость требуется разное количество теплоты. Например, для того чтобы расплавить 1 кг льда, нужно затратить 332 кДж энергии, а для того чтобы расплавить 1 кг свинца — 25 кДж.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется удельной теплотой плавления.

Удельную теплоту плавления измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг) и обозначают греческой буквой λ (ламбда):

λ — удельная теплота плавления.

При кристаллизации вещества потенциальная энергия молекул уменьшается и в окружающую среду выделяется точно такое же (по модулю) количество теплоты, что и поглощается при его плавлении. Поэтому, например, при замерзании воды массой 1 кг выделяются те же 332 кДж энергии, которые нужны для превращения такой же массы льда в воду.

Удельную теплоту плавления различных веществ можно найти в таблице 10.

Из этой таблицы, например, видно, что удельная теплота плавления меди λ = 2,1 * 105 Дж/кг. Это число показывает, что для плавления 1 кг меди требуется затратить 2,1 * 105 Дж энергии; точно такое же (по модулю) количество теплоты будет выделено 1 кг жидкой меди при ее кристаллизации.

Для плавления 2 кг меди потребуется в 2 раза больше энергии, для плавления 3 кг меди — в 3 раза больше и т. д.

Чтобы найти количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела произвольной массы, надо удельную теплоту плавления этого тела умножить на его массу:

Q = λm.          (39.1)

Количество теплоты, выделяемое телом, считается отрицательным. Поэтому при расчете количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации вещества массой m, следует пользоваться той же формулой, но со знаком «минус»:

Q = –λm.          (39.2)

Следует помнить, что формулы (39.1) и (39.2) можно применять только к таким телам, которые уже имеют температуру, равную температуре плавления. Если же она отличается от нее, то предварительно следует рассчитать то количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела или которое выделяется телом при его охлаждении.

1. Что называется удельной теплотой плавления тела? 2. Удельная теплота плавления золота равна 67 кДж/кг. Что показывает это число? 3. По какой формуле вычисляют количество теплоты, необходимое для плавления тела? 4. По какой формуле вычисляют количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества?

Прежде, чем вода кристаллизуется, ее необходимо полностью охладить до температуры кристаллизации. Для воды это 0°.

Количество теплоты, которое выделилось при охлаждении воды можно вычислить по формуле:

Q=c*m*∆t°, где

Q — количество теплоты,

c — удельная теплоемкость вещества (в данном случае воды),

m — масса вещества,

∆t° — изменение температуры.

Q=4,2*1*10=42 кДж.

При замерзании воды выделится определенное количество теплоты. Это количество теплоты можно вычислить по формуле:

Q=330*1=330 кДж.

Общее количество теплоты, выделившейся при охлаждении и последующей кристаллизации воды 42+330=372 кДж.

Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации тела, определяется также по формуле:

Рассмотрим, как происходит процесс кристаллизации.

• Средняя кинетическая энергия и скорость движения молекул в охлаждённом расплавленном веществе уменьшаются.
• Силы притяжения удерживают медленно движущиеся молекулы друг около друга.
• Частицы располагаются упорядоченно, образуя кристаллы.

Процесс кристаллизации происходит быстрее, если в жидкости есть центры кристаллизации: пыль, инородные молекулы, шершавая поверхность. Энергия движения молекул выделяется в окружающую среду в виде теплоты, поэтому внутренняя энергия тела уменьшается.