Удельная теплота плавления

1. Изменение внутренней энергии и температуры при плавлении (кристаллизации)

Дан­ный урок по­свя­щён ос­нов­ной ха­рак­те­ри­сти­ке плав­ле­ния (кри­стал­ли­за­ции) ве­ще­ства – удель­ной теп­ло­те плав­ле­ния.

На про­шлом уроке мы за­тра­ги­ва­ли во­прос: как из­ме­ня­ет­ся внут­рен­няя энер­гия тела при плав­ле­нии?

Мы вы­яс­ни­ли, что при под­ве­де­нии теп­ло­ты внут­рен­няя энер­гия тела воз­рас­та­ет. Вме­сте с тем, мы знаем, что внут­рен­няя энер­гия тела может ха­рак­те­ри­зо­вать­ся таким по­ня­ти­ем, как тем­пе­ра­ту­ра. Как нам уже из­вест­но, при плав­ле­нии тем­пе­ра­ту­ра не ме­ня­ет­ся. По­это­му может воз­ник­нуть по­до­зре­ние, что мы имеем дело с па­ра­док­сом: внут­рен­няя энер­гия уве­ли­чи­ва­ет­ся, а тем­пе­ра­ту­ра не ме­ня­ет­ся.

Объ­яс­не­ние этого факта до­воль­но про­стое: вся энер­гия тра­тит­ся на раз­ру­ше­ние кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки. Ана­ло­гич­но и в об­рат­ном про­цес­се: при кри­стал­ли­за­ции мо­ле­ку­лы ве­ще­ства объ­еди­ня­ют­ся в еди­ную си­сте­му, при этом из­бы­ток энер­гии от­да­ёт­ся и по­гло­ща­ет­ся внеш­ней сре­дой.

В ре­зуль­та­те раз­лич­ных экс­пе­ри­мен­тов уда­лось уста­но­вить, что для од­но­го и того же ве­ще­ства тре­бу­ет­ся раз­лич­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты, чтобы пе­ре­ве­сти его из твёр­до­го со­сто­я­ния в жид­кое.

Тогда было ре­ше­но срав­нить эти ко­ли­че­ства теп­ло­ты при оди­на­ко­вой массе ве­ще­ства. Это при­ве­ло к по­яв­ле­нию такой ха­рак­те­ри­сти­ки, как удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния.

2. Удельная теплота плавления

Опре­де­ле­ние

Удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния – ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое необ­хо­ди­мо со­об­щить 1 кг ве­ще­ства, на­гре­то­му до тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния, чтобы пе­ре­ве­сти его из твёр­до­го со­сто­я­ния в жид­кое.

Такая же ве­ли­чи­на вы­де­ля­ет­ся и при кри­стал­ли­за­ции 1 кг ве­ще­ства.

Обо­зна­ча­ет­ся удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния  (гре­че­ская буква, чи­та­ет­ся как «лямб­да» или «ламбда»).

Еди­ни­цы из­ме­ре­ния: . В дан­ном слу­чае в раз­мер­но­сти от­сут­ству­ет тем­пе­ра­ту­ра, так как при плав­ле­нии (кри­стал­ли­за­ции) тем­пе­ра­ту­ра не ме­ня­ет­ся.

3. Количество теплоты, необходимое для плавления вещества

Для вы­чис­ле­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, необ­хо­ди­мо­го для плав­ле­ния ве­ще­ства, ис­поль­зу­ет­ся фор­му­ла:

, где:

 – ко­ли­че­ство теп­ло­ты (Дж);

 – удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния (, ко­то­рая ищет­ся по таб­ли­це;

 – масса ве­ще­ства.

Когда тело кри­стал­ли­зу­ет­ся,  пи­шет­ся со зна­ком «-», так как тепло вы­де­ля­ет­ся.

4. Вещества и их удельная теплота плавления

В ка­че­стве при­ме­ра можно при­ве­сти удель­ную теп­ло­ту плав­ле­ния льда:

. Или удель­ную теп­ло­ту плав­ле­ния же­ле­за:

.

То, что удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния льда по­лу­чи­лась боль­ше удель­ной теп­ло­ты плав­ле­ния же­ле­за, не долж­но удив­лять. Ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое необ­хо­ди­мо тому или иному ве­ще­ству для плав­ле­ния, за­ви­сит от ха­рак­те­ри­стик ве­ще­ства, в част­но­сти, от энер­гии свя­зей между ча­сти­ца­ми дан­но­го ве­ще­ства.

На этом уроке мы рас­смот­ре­ли по­ня­тие удель­ной теп­ло­ты плав­ле­ния.

На сле­ду­ю­щем уроке мы на­учим­ся ре­шать за­да­чи на на­гре­ва­ние и плав­ле­ние кри­стал­ли­че­ских тел.

Вопросы к конспектам

Какую энер­гию необ­хо­ди­мо за­тра­тить, чтобы рас­пла­вить кусок свин­ца мас­сой , взя­тый при тем­пе­ра­ту­ре ?