เส้นโค้งความร้อนและความเย็น เครื่องทำความร้อนและความเย็น

ในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเฟสของสาร เราเห็นว่าเป็นไปได้ที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้โดยการจัดหาหรือถอนพลังงานความร้อน ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของเหตุการณ์นี้คือการเปลี่ยนแปลงสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว จากของเหลวเป็นก๊าซ หรือในทางกลับกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าเราให้ความร้อนกับน้ำแข็ง นั่นคือ ถ้าเราให้ความร้อน เราจะเห็นว่าน้ำแข็งละลาย (หรือละลาย)

ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่า การเปลี่ยนสถานะ มันคือการปรับโครงสร้างภายในของอะตอม (หรือโมเลกุล) ของสาร ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณสมบัติของมัน

เส้นโค้งการทำความร้อนและความเย็น: เกิดอะไรขึ้นระหว่างการเปลี่ยนเฟส

เส้นโค้งการทำความร้อนหรือความเย็นแสดงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อวัตถุสูญเสียหรือได้รับพลังงาน

ลองพิจารณาปริมาณน้ำแข็ง 1 กิโลกรัมที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ -20°C (จุด A ในรูปด้านบน) และได้รับอัตราความร้อนคงที่ที่ 1,000 วัตต์ นั่นคือ 1,000 J/s

เมื่อได้รับพลังงานนี้ โมเลกุลของน้ำที่จัดเป็นของแข็งจะเริ่มสั่นแต่ละโมเลกุล เร็วขึ้นทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงซึ่งถูกกำหนดโดยสมการ: Q = m.c.Δt.

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจนกว่าน้ำแข็งจะมีอุณหภูมิถึง 0°C จุด B บนกราฟ เมื่อการสั่นของโมเลกุลทำให้พันธะระหว่างพวกมันเริ่มแตก ณ จุดนี้ น้ำแข็งเริ่มละลายและพลังงานที่จ่ายไปทั้งหมดจะถูกนำมาใช้เพื่อทำลายพันธะที่ยึดโครงสร้างให้แข็งแรง

ด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิจึงคงที่จนกว่าน้ำแข็งจะละลายหมด แม้ว่าจะมีการจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่องก็ตาม พลังงานที่จ่ายระหว่างการเปลี่ยนแปลงสามารถหาได้จากนิพจน์ Q = m ล.

จากช่วงเวลาที่น้ำแข็งละลายจนหมด (จุด C) อุณหภูมิของน้ำจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โมเลกุลของมันสั่นเร็วขึ้นจนกระทั่งถึงอุณหภูมิเดือด (จุด D)

ความร้อนที่ได้รับตั้งแต่ช่วงเวลานั้นไปจะถูกนำมาใช้เพื่อทำให้น้ำกลายเป็นไอ ซึ่งยังคงอยู่ที่อุณหภูมิคงที่จนกว่าของเหลวจะระเหยหมด (จุด E) พลังงานทั้งหมดที่ได้รับจากจุดนั้นจะถูกใช้เพื่อทำให้ไอน้ำร้อน

การสร้างกราฟประเภทนี้จากข้อมูลการทดลองทำให้สามารถระบุอุณหภูมิการเปลี่ยนภาพและค่าความร้อนจำเพาะและความร้อนแฝงได้อย่างแม่นยำ

โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

ซิลวา, Domitiano Correa Marques da. "เส้นโค้งการทำความร้อนและความเย็น"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/curvas-aquecimento-resfriamento.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.