Translate

Топлина на топене | dLambow

 

Топлина на топене на веществата

 

Какво е процеса на топене на леда?


По определение: Топенето е преход от твърда към течна фаза

Процесът на топене на леда възниква под въздействието на топлина, при което молекулите започват да се движат по-бързо, връзките между тях се разрушават и те се освобождават от кристалната решетка. Така веществото (леда) започва да омеква и да се топи, преминавайки в течната си фаза (вода). Разрушаването на междумолекулните връзки в ледените кристали отнема много топлина, която се нарича специфична топлина на топене.

Топенето усилва глобаното затопляне

Ако топенето се случва в природата, тъй като ледът отразява топлината, а водата я абсорбира, топенето на леда е самоусилващ се процес, който може допълнително да ускорява глобалното затопляне. Дългосрочните ефекти от глобалното затопляне включват допълнително топене на ледовете, затопляне на океаните, повишаване на морското равнище и подкиселяване на океанската вода.


Особености на процеса на топене

 

Нагряване до точката на топене

За да се стопи едно вещество от твърдо в течно състояние, е необходимо то да се нагрее. И когато някое тяло се нагрява, се забелязва една любопитна особеност: температурата на тялото се повишава до точката на топене и след това спира да расте, докато цялото тяло премине в течно състояние. След топенето температурата започва да се повишава отново, ако, разбира се, нагряването продължи. Тоест има период от време, през който подаваме топлина към тялото, но то не се нагрява. Къде отива тази топлинна енергия, която използваме в този случай? 

Нагряване на твърдото вещество (кристалите)

В твърдото вещество молекулите са подредени в определен ред под формата на кристали. Те практически не се движат, само леко се люлеят на място. За да може дадено вещество да премине в течно състояние, на молекулите трябва да се даде допълнителна енергия, за да могат да избягат от привличането на съседни молекули в кристалите. 

При нагряване на твърдото вещество, ние даваме на молекулите тази необходима енергия. И докато всички молекули не получат достатъчно енергия и всички кристали не бъдат унищожени, температурата на веществото не се повишава. 


Специфична топлина на топене
Топлина на топене

Температура на топене

Температу́ра на топене (обикновено съвпада с температурата на кристализация) е температурата на твърдо кристално тяло (каквото е леда), при която то преминава в течно състояние (вода). При температурата на топене водата може да бъде както в течно, така и в твърдо състояние. 


- Втечняване

Когато се подаде допълнителна топлина, водата постепено преминава в течно състояние, при което температурата на топене не се променя, докато цялото количесво лед в разглежданата система не се разтопи. 


- Втвърдяване

При отстраняване на излишната топлина (охлаждане) водата ще премине в твърдо състояние (втвърдяване) и докато се втвърди напълно, температурата му няма да се промени.


Специфична топлина на топене

Експериментите показват, че различните вещества с една и съща маса изискват различни количества топлина, за да се стопят напълно. Тоест има определена стойност, от която зависи колко топлина трябва да поеме дадено вещество, за да се стопи. И тази стойност е различна за различните вещества. Тази стойност във физиката се нарича специфична топлина на топене на даденото вещество. Стойностите на специфичната топлина на топене за различните вещества са установени чрез експерименти и събрани в специални таблици, от които може да се извлече тази информация.

Специфичната топлина на топене (енталпия на топенето, като има и равнозначна концепция за специфична топлина на кристализация) е количеството топлина, което трябва да бъде придадено на една единица маса от кристално вещество в равновесен изобарно-изотермичен процес, за да го превърне от твърдо (кристално) състояние в течно.  

Формула за специфичната топлина на топене

Специфичната топлина на топене се обозначава с буквата "λ" и формулата е следната:
λ = Q / m,
където
  • - Q е количеството топлина, получено от веществото по време на топене (или освободено по време на кристализация),
  • - m  е масата на топящото се (кристализиращо) вещество.
Специфичната топлина на топене винаги е положителна величина (единственото известно изключение е хелият под високо налягане), а мерната единица, Международната система (SI), е J/kg (джаул на килограм). Топлината на топене е частен случай на топлината на термодинамичен фазов преход.



Колко е специфичната топлина на топене на леда

Специфичната топлина на топене на вода в твърдо състояние, тоест специфичната топлина на топене на леда е 3,4 * 105 J / kg. Тези данни ни позволяват да изчислим колко енергия е необходима, за да се стопи лед с определена маса. 

Познавайки също така специфичния топлинен капацитет на леда и водата, е възможно да се изчисли точно колко енергия е необходима за определен процес, например за разтопяване на лед с маса 2 kg и температура -30 ° C и довеждане на получената вода да завиране. Такава информация за различни вещества е много необходима в индустрията, за да се изчисли реалната консумация на енергия при производството на всякакви стоки.


Количество топлинна енергия при топене

Водата изисква сравнително голямо количество топлинна енергия при топене. Вярно е и обратното - при замръзване, водата трябва да отдаде голямо количество енергия. Това намалява вероятността от замръзване на съдържанието на клетките и заобикалящите ги течности на живите организми.

Високата специфична топлина на топене обяснява забавеното топене на леда в езера, реки и други водоеми. И тъй като ледът абсорбира топлината от околната среда, времето по това време обикновено е хладно. Обратно, когато езерата, реките и други водни басейни замръзват, се отделя голямо количество енергия, което прави късното есенно време по-топло, а климата край моретата и океаните по-умерен.

Кристализация на водата е обратен процес на топенето

Съгласно със закона за запазване на енергията, обратният процес на кристализация на водата е съпроводен с отделяне на същото количество топлина, което се поглъща при топенето. Кристалите на водата са особено пагубни за живота, когато се образуват вътре в клетките на организма. Скритата топлина на топене на водата е мяра за топлинна енергия, необходима за разтапянето на твърдото вещество (леда).

Десублимация се нарича процеса на директно преминаване от твърдо (лед) в газообразно  състояние (пара), като се избягват топенето и течната фаза (вода).

----------------

1 коментар:

  1. само дето не мога да разбера защо е публикувана тази информация?!

    ОтговорИзтриване

Популярни публикации

Последователи - Абонати: