Латентна топлина на фузи; н
На тази страница са описани два опита, които ни позволяват да определим скритите топлини на сливане на водата:
Ледът плава по вода, плътността на леда е по-малка от плътността на водата. Този факт ни позволява да създадем експеримент за измерване на топлината на сливане на водата.
Вторият експеримент е процедурата на смесите, подобна на тази, използвана за определяне на специфичната топлина на твърдото вещество
Промени в държавата
Обикновено веществото претърпява промяна в температурата, когато поглъща или предава топлина в околната среда. Когато обаче дадено вещество смени фазата, то поглъща или отдава топлина, без да предизвиква промяна в температурата. Топлината Q, която е необходима за доставяне на маса m на определено вещество за промяна на фазата, е равна на
където L се нарича латентна топлина на веществото и зависи от вида на фазовата промяна.
Например, за да се промени водата от твърдо вещество (лед) в течност, при 0 ° C са ви необходими 334 · 10 3 J/kg. За преминаване от течност към пара при 100 ° C са необходими 2260 · 10 3 J/kg.
Следващата таблица предоставя данните, отнасящи се до промените в състоянието на някои вещества.
| Ледена вода) | 0 | 334 | 100 | 2260 |
| Етилов алкохол | -114 | 105 | 78.3 | 846 |
| Ацетон | -94.3 | 96 | 56.2 | 524 |
| Бензен | 5.5 | 127 | 80.2 | 396 |
| Алуминий | 658.7 | 322-394 | 2300 | 9220 |
| Калай | 231.9 | 59 | 2270 | 3020 |
| Желязо | 1530 | 293 | 3050 | 6300 |
| Мед | 1083 | 214 | 2360 | 5410 |
| живак | -38.9 | 11.73 | 356,7 | 285 |
| Водя | 327.3 | 22.5 | 1750 | 880 |
| Калий | 64 | 60.8 | 760 | 2080 |
| Натрий | 98 | 113 | 883 | 4220 |
Източник: Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. . Наръчник по елементарна физика, Изд. Мир (1975) стр. 74-75.
Промените в състоянието могат да бъдат обяснени качествено, както следва:
В твърдо вещество атомите и молекулите заемат фиксираните позиции на възлите на кристална решетка. Твърдото тяло има фиксиран обем и определена форма при липса на външни сили.
Атомите и молекулите вибрират, около техните позиции на стабилно равновесие, с увеличаване на амплитудата с увеличаване на температурата. Идва момент, когато те преодоляват атрактивните сили, които държат атомите във фиксираните им позиции и твърдото вещество се превръща в течност. Атомите и молекулите все още се държат заедно чрез атрактивни сили, но те могат да се движат един спрямо друг, което кара течностите да се адаптират към контейнера, който ги съдържа, но да поддържат постоянен обем.
Когато температурата се повиши допълнително, привлекателните сили, които държат атомите и молекулите в течността заедно, се преодоляват. Молекулите са далеч една от друга, те могат да се движат около контейнера, който ги съдържа и си взаимодействат само когато са много близо една до друга, в момента, в който се сблъскат. Газът има формата на контейнера, който го съдържа, и има тенденция да заема целия наличен обем.
Класически пример, в който се използват понятията специфична топлина и латентна топлина, е следният:
Определете топлината, която трябва да бъде доставена, за да се превърне 1g лед при -20 ° C в пара при 100 ° C. Данните са както следва:
- Специфична топлина на лед ch = 2090 J/(kg K)
- Топлина на топене на лед Lf = 334 10 3 J/kg
- Специфична топлина на вода c = 4180 J/(kg K)
- Топлина на изпаряване на вода Lv = 2260 10 3 J/kg
Етапи:
-
Температурата на 1g лед се повишава от -20ºC (253 K) на 0ºC (273 K)
Ледът се топи
Температурата на водата се повишава от 0º C (273 K) на 100 ºC (373 K)
1 g вода при 100 ° C се превръща в пара при същата температура
Ако имаме източник на топлина, който доставя енергия с постоянна скорост q J/s, можем да изчислим продължителността на всеки от етапите
Фигурата, която не е мащабирана, показва как температурата се увеличава с добавянето на топлина към системата. Изпаряването на вода изисква голямо количество топлина, както можем да видим на графиката и в изчисленията, направени в примера.
| 0 | -двайсет |
| 41.8 | 0 |
| 375,8 | 0 |
| 793.8 | 100 |
| 3053.8 | 100 |