Много внимания
было уделено взаимным превращениям
жидкостей и газов. Теперь рассмотрим
превращение твердых тел в жидкости и
жидкостей в твердые тела.
Для того чтобы расплавить кристаллическое
тело, ему надо сообщить извне определенное
количество теплоты. Перед началом
плавления передаваемое льду массой
количество теплоты Q1 идет
на его нагревание от начальной температуры
до температуры плавления t.
Количество теплоты, необходимое для
превращения 1 кг кристаллического
вещества при температуре плавления в
жидкость при той же температуре, называют
удельной теплотой плавления этого
вещества и обозначают *лямбда*:
*Лямбда* = Q/m
Единицей измерения удельной теплоты
плавления – 1 джоуль на килограмм
При температуре плавления внутренняя
энергия вещества в жидком состоянии
больше внутренней энергии этой же массы
вещества в твердом состоянии.
Если для плавления 1 кг вещества ему
нужно сообщить количество теплоты
*лямбда*, то для плавления этого вещества
массой m кг требует
количество теплоты в m
раз больше
Q = *лямбда*m
Q = cm(tпл
– t)
Отвердевание кристаллических и аморфных тел
Переход
вещества из жидкого состояния в твердое
называется отвердеванием или
кристаллизацией (для
кристаллических тел).
Между
отвердеванием кристаллических и аморфных
тел тоже имеется существенное различие.
При охлаждении расплавленного
кристаллического тела (расплава) оно
продолжает оставаться в жидком состоянии,
пока температура его не снизится до
определенного значения. При этой
температуре, называемой температурой
кристаллизации,
тело начинает кристаллизоваться.
Температура кристаллического тела во
время отвердевания не изменяется.
Многочисленные наблюдения показали,
что кристаллические
тела плавятся и отвердевают при одной
и топ же определенной для каждого
вещества температуре. При
дальнейшем охлаждении тела, когда весь
расплав отвердеет, температура тела
снова будет уменьшаться. Сказанное
иллюстрируется графиком зависимости
температуры тела от времени его охлаждения
(рис. 8.29). Участок А1В1
соответствует
охлаждению жидкости, горизонтальный
участок В1С1
—
процессу кристаллизации и участок C1D1
—
охлаждению твердого тела, получившегося
в результате кристаллизации.
Вещества из жидкого
состояния в твердое при кристаллизации
переходят тоже резко без промежуточных
состояний.
Затвердевание
аморфного тела, например смолы, происходит
постепенно и одинаково во всех своих
частях; смола при этом остается однородной,
т. е. затвердевание аморфных тел — это
только постепенное загустевание их.
Определенной температуры отвердевания
нет. На рисунке 8.30 изображен график
зависимости температуры застывающей
смолы от времени.
Таким
образом, аморфные
вещества не имеют определенной
температуры, плавления и отвердевания.
Плавление кристаллических тел
Плавлением
называется превращение вещества из
твердого состояния в жидкое.
Между
плавлением кристаллических и аморфных
тел есть существенное различие. Чтобы
кристаллическое тело начало плавиться,
его необходимо нагреть до вполне
определенной для каждого вещества
температуры, называемой температурой
плавления.
Например, при
нормальном атмосферном давлении
температура плавления льда равна О °С,
нафталина — 80 °С, меди — 1083 °С, вольфрама
— 3380 °С.
Чтобы
тело расплавилось, недостаточно его
нагреть до температуры плавления;
необходимо продолжать подводить к нему
теплоту, т. е. увеличивать его внутреннюю
энергию. Во
время плавления температура кристаллического
тела не меняется.
Если
тело продолжать нагревать и после того,
как оно расплавилось, температура его
расплава будет расти. Сказанное можно
проиллюстрировать графиком зависимости
температуры тела от времени его нагревания
(рис. 8.27). Участок АВ
соответствует
нагреванию твердого тела, горизонтальный
участок ВС
—
процессу плавления и участок CD
—
нагреванию расплава. Кривизна и наклон
участков графика АВ
и
CD
зависят
от условий процесса (массы нагреваемого
тела, мощности нагревателя и т. п.).
Переход
кристаллического тела из твердого
состояния в жидкое происходит резко,
скачком — либо жидкость, либо твердое
тело.
Плавление и отвердевание кристаллических тел. Температура плавления.
Процесс перехода вещества из твердого
состояния в жидкое называется плавлением.
Температуру, при которой вещество
плавится, называют температурой
плавления вещества.
Процесс перехода вещества из жидкого
состояния в твердое называют отвердеванием,
или кристаллизацией.
Температуру, при которой вещество
отвердевает(кристаллизуется), называют
температурой отвердевания.
Вещества отвердевают при той же
температуре, при которой плавятся.
Аморфые тела – середина.
Магнитное поле Земли и небесных тел
Земля обладает значительным
магнитным полем и т.д. Одна стрелка
компаса показывает на север, другая –
на юг. Это означает, что магнитная стрелка
устанавливается вдоль магнитных линий
земли. Магнитные полюса не совпадают с
географическими полюсами и со временем
изменяют свое положение. В около 75
градусов северной широты и 99 градусов
западной долготы линии становятся
вертикальными, входя в землю. Это точка
в северном полюсе называется южным
магнитным полем земли. 66,5 южной широты
и 140 восточной долготы – линии выходят
из земли – это северный магнитный
полюс
Существуют местные магнитные поля,
которые созданы за счет залежей магнитного
железняка. Эти местные магнитные поля
называются магнитными аномалиями.
Самая известная – Курская магнитная
аномалия.
Магнитное поле существенно защищает
поверхность Земли от космического
излучения, вредно действующего на живые
организмы.
Магнитными свойствами обладают и
небесные тела, например Солнце. Многие
явления в атмосфере Солнца (образование
темных пятен, факелов, протуберанцев и
т.д.) тесно связаны с возникновением
сильный местных магнитный полей. Эти
области называют активными. Пятно,
расположенное первым по направлению
вращения Солнца, называется головным,
последнее – хвостовым.
Потоки выброшенных Солнцем заряженных
частиц, долетая до Земли, отклоняются
ее магнитным полем и, в свою очередь,
воздействует на магнитное поле Земли.
В периоды максимума солнечной активности
наблюдаются сильные возмущения поля
Земли – магнитные бури.
Плавление аморфных тел
Совсем не так ведут
себя аморфные тела. При нагревании они
постепенно, по мере повышения температуры,
размягчаются и в конце концов становятся
жидкими, оставаясь в течение всего
времени нагревания однородными. Никакой
определенной температуры перехода из
твердого состояния в жидкое нет. На
рисунке 8.28 изображен график зависимости
температуры от времени при переходе
аморфного тела из твердого состояния
в жидкое.
