W badaniach dotyczących przemian fazowych substancji widzimy, że możliwe jest spowodowanie tej zmiany poprzez dostarczanie lub odbieranie energii cieplnej. Najprostszymi przykładami tego zjawiska są zmiany stanu ze stałego na ciekły, z ciekłego na gazowy lub odwrotnie. Na przykład, jeśli podgrzejemy kawałek lodu, to znaczy, jeśli damy mu ciepło, zobaczymy, że się topi (lub topi).
Dlatego możemy powiedzieć, że zmiana stanu jest to wewnętrzna reorganizacja atomów (lub cząsteczek) substancji, powodująca znaczne zmiany jej właściwości.
Krzywe grzania i chłodzenia: co się dzieje podczas przejścia fazowego.
Krzywe ogrzewania lub chłodzenia pokazują zmiany temperatury w czasie, gdy obiekt traci lub zyskuje energię.
Rozważmy ilość 1 kg lodu o początkowej temperaturze -20°C (punkt A na powyższym rysunku) i która otrzymuje stałe natężenie ciepła 1000 watów, czyli 1000 J/s.
Po otrzymaniu tej energii cząsteczki wody ułożone jako ciało stałe zaczynają oscylować szybko, powodując liniowy wzrost temperatury, który jest określony równaniem: Q = m.c.Δt.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Dzieje się tak do momentu, gdy lód osiągnie temperaturę 0°C, punkt B na wykresie, kiedy to oscylacja cząsteczek jest taka, że wiązania między nimi zaczynają się zrywać. W tym momencie lód zaczyna się topić, a cała dostarczona energia jest wykorzystywana do zerwania wiązań, które utrzymują konstrukcję w stanie stałym.
Z tego powodu temperatura pozostaje stała, dopóki cały lód nie zostanie stopiony, mimo że energia jest stale dostarczana. Energię dostarczoną podczas przejścia można uzyskać z wyrażenia Q = m. L.
Od momentu całkowitego stopienia lodu (punkt C) temperatura wody stale rośnie. Jego cząsteczki wibrują szybciej, aż osiągną temperaturę wrzenia (punkt D).
Ciepło odbierane od tego momentu będzie wykorzystywane do odparowania wody, która pozostaje w stałej temperaturze aż do całkowitego odparowania cieczy (punkt E). Cała energia otrzymana z tego punktu zostanie wykorzystana do podgrzania pary.
Konstrukcja tego typu wykresów na podstawie danych doświadczalnych umożliwia dokładne wyznaczenie temperatur przejścia oraz wartości ciepła właściwego i utajonego.
Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. „Krzywe grzania i chłodzenia”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/curvas-aquecimento-resfriamento.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
