الصيغة الفيزيائية لذوبان المادة. الحرارة النوعية لانصهار مواد مختلفة

التدخين

http://sernam. رو/book_phis_t1.php? المعرف=272

§ 269. الحرارة النوعية للانصهار

لقد رأينا أن وعاءً مليئًا بالثلج والماء يتم إحضاره إلى غرفة دافئة لا يسخن حتى يذوب كل الجليد. وفي هذه الحالة يتم الحصول على الماء من الجليد عند نفس درجة الحرارة. في هذا الوقت، تتدفق الحرارة إلى خليط الماء المثلج، وبالتالي تزداد الطاقة الداخلية لهذا الخليط. ومن هذا يجب أن نستنتج أن الطاقة الداخلية للماء أكبر من الطاقة الداخلية للجليد عند نفس درجة الحرارة. بما أن الطاقة الحركية للجزيئات والماء والجليد متساوية، فإن الزيادة في الطاقة الداخلية أثناء الذوبان هي زيادة في الطاقة الكامنة للجزيئات

تظهر التجربة أن ما ورد أعلاه ينطبق على جميع البلورات. عند ذوبان البلورة، من الضروري زيادة الطاقة الداخلية للنظام بشكل مستمر، في حين تظل درجة حرارة البلورة والذوبان دون تغيير. عادة، تحدث زيادة في الطاقة الداخلية عندما يتم نقل كمية معينة من الحرارة إلى البلورة. ويمكن تحقيق نفس الهدف عن طريق بذل شغل، على سبيل المثال عن طريق الاحتكاك. لذا، فإن الطاقة الداخلية للمادة المصهورة تكون دائمًا أكبر من الطاقة الداخلية لنفس كتلة البلورات عند نفس درجة الحرارة. وهذا يعني أن الترتيب المرتب للجزيئات (في الحالة البلورية) يتوافق مع طاقة أقل من الترتيب المضطرب (في المنصهر).

تسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل وحدة الكتلة من البلورة إلى مصهور بنفس درجة الحرارة بالحرارة النوعية لانصهار البلورة. يتم التعبير عنها بالجول لكل كيلوغرام.

عندما تتصلب المادة، تنطلق حرارة الانصهار وتنتقل إلى الأجسام المحيطة.

إن تحديد الحرارة النوعية للانصهار للأجسام المقاومة للحرارة (الأجسام ذات نقطة الانصهار العالية) ليس بالمهمة السهلة. يمكن تحديد الحرارة النوعية للانصهار لبلورة منخفضة الذوبان مثل الجليد باستخدام المسعر. بعد سكب كمية معينة من الماء بدرجة حرارة معينة في المسعر وإلقاء كتلة معروفة من الجليد بدأت بالفعل في الذوبان، أي عند وجود درجة حرارة، ننتظر حتى يذوب كل الجليد وترتفع درجة حرارة الماء فيه يأخذ المسعر قيمة ثابتة. باستخدام قانون الحفاظ على الطاقة، سنضع معادلة التوازن الحراري (الفقرة 209)، والتي تسمح لنا بتحديد الحرارة النوعية لذوبان الجليد.

دع كتلة الماء (بما في ذلك مكافئ الماء للمسعر) تساوي كتلة الجليد - والسعة الحرارية النوعية للماء - ودرجة الحرارة الأولية للماء - ودرجة الحرارة النهائية - والحرارة النوعية للانصهار جليد - . معادلة التوازن الحراري لها الشكل

في الجدول يوضح الجدول 16 الحرارة النوعية للانصهار لبعض المواد. الجدير بالذكر هو ارتفاع حرارة ذوبان الجليد. هذا الظرف مهم للغاية لأنه يبطئ ذوبان الجليد في الطبيعة. ولو كانت الحرارة النوعية للانصهار أقل بكثير، لكانت فيضانات الربيع أقوى بعدة مرات. بمعرفة الحرارة النوعية للانصهار، يمكننا حساب مقدار الحرارة اللازمة لإذابة أي جسم. إذا تم تسخين الجسم بالفعل إلى درجة الانصهار، فيجب إنفاق الحرارة فقط لإذابته. إذا كانت درجة حرارته أقل من نقطة الانصهار، فلا تزال بحاجة إلى إنفاق الحرارة على التسخين. الجدول 16.

269.1. يتم إلقاء قطع من الجليد في وعاء به ماء، محمي بشكل جيد من تدفق الحرارة من الخارج. ما مقدار الثلج الذي يمكن رميه حتى يذوب تمامًا إذا كان هناك 500 جم من الماء في الوعاء؟ يمكن اعتبار السعة الحرارية للوعاء ضئيلة مقارنة بالسعة الحرارية للماء الموجود فيه. السعة الحرارية النوعية للثلج هي

http://earthz.ru/solves/Zadacha-po-fizike-641

01-06-2014 دلو يحتوي على خليط من الماء والثلج كتلته m=10 كجم. تم إحضار الدلو إلى الغرفة وبدأوا على الفور في قياس درجة حرارة الخليط. يظهر الاعتماد الناتج لدرجة الحرارة على الوقت T(ph) في الشكل. السعة الحرارية النوعية للماء هي cw = 4.2 J/(kg⋅K)، والحرارة النوعية لانصهار الجليد هي l = 340 كيلوجول/كجم.

حدد كتلة مل من الثلج الموجود في الدلو عند إحضاره إلى الغرفة. إهمال السعة الحرارية للدلو. الحل: كما يتبين من الرسم البياني، خلال الـ 50 دقيقة الأولى لم تتغير درجة حرارة الخليط وظلت تساوي 0 درجة مئوية. طوال هذا الوقت، تم استخدام الحرارة التي يتلقاها الخليط من الغرفة لإذابة الجليد. وبعد 50 دقيقة، ذاب كل الجليد وبدأت درجة حرارة الماء في الارتفاع. في 10 دقائق (من f1=50 إلى f2=60min) زادت درجة الحرارة بمقدار DT=2∘C. الحرارة الموردة إلى الماء من الغرفة خلال هذا الوقت تساوي q=cвmвДT=84 kJ. وهذا يعني أنه في أول 50 دقيقة، دخلت كمية الحرارة Q=5q=420 كيلوجول إلى الخليط من الغرفة. تم استخدام هذه الحرارة لإذابة الكتلة ml من الجليد: Q = ml. ومن ثم، فإن كتلة الجليد في الدلو الذي تم إحضاره إلى الغرفة تساوي ml=Q/l≈1.2 كجم.

http://www.msuee.ru/html2/med_gidr/l3_4.html

في هذا الدرس سوف ندرس مفهوم "الحرارة النوعية للانصهار". تصف هذه القيمة كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى 1 كجم من المادة عند نقطة انصهارها حتى تنتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة (أو العكس).

سوف ندرس صيغة إيجاد كمية الحرارة اللازمة لإذابة (أو إطلاقها أثناء التبلور) لمادة ما.

الموضوع: حالات المادة

الدرس: الحرارة النوعية للانصهار

هذا الدرس مخصص للخاصية الرئيسية لانصهار (تبلور) مادة ما - الحرارة النوعية للانصهار.

تطرقنا في الدرس الأخير إلى سؤال: كيف تتغير الطاقة الداخلية للجسم أثناء الذوبان؟

لقد اكتشفنا أنه عند إضافة الحرارة تزيد الطاقة الداخلية للجسم. في الوقت نفسه، نحن نعلم أن الطاقة الداخلية للجسم يمكن وصفها بمفهوم مثل درجة الحرارة. كما نعلم بالفعل، فإن درجة الحرارة لا تتغير أثناء الذوبان. لذلك قد ينشأ الشك بأننا نتعامل مع مفارقة: الطاقة الداخلية تزداد ولكن درجة الحرارة لا تتغير.

تفسير هذه الحقيقة بسيط للغاية: يتم إنفاق كل الطاقة على تدمير الشبكة البلورية. العملية العكسية مشابهة: أثناء التبلور، يتم دمج جزيئات المادة في نظام واحد، في حين يتم إطلاق الطاقة الزائدة وامتصاصها من قبل البيئة الخارجية.

ونتيجة للتجارب المختلفة، كان من الممكن إثبات أن نفس المادة تتطلب كميات مختلفة من الحرارة لتحويلها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

ثم تقرر مقارنة هذه الكميات من الحرارة بنفس كتلة المادة. وأدى ذلك إلى ظهور خاصية مثل الحرارة النوعية للانصهار.

تعريف

حرارة الانصهار النوعية- كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى 1 كجم من المادة المسخنة إلى درجة الانصهار لتحويلها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

يتم إطلاق نفس الكمية أثناء تبلور 1 كجم من المادة.

ويشار إليه بالحرارة النوعية للانصهار (الحرف اليوناني، يُقرأ باسم "لامدا" أو "لامدا").

الوحدات : . في هذه الحالة، لا توجد درجة حرارة في البعد، لأنه أثناء الذوبان (التبلور) لا تتغير درجة الحرارة.

لحساب كمية الحرارة اللازمة لإذابة مادة ما، يتم استخدام الصيغة:

كمية الحرارة (ي)؛

حرارة الانصهار النوعية (، والتي يتم البحث عنها في الجدول؛

كتلة المادة .

عندما يتبلور الجسم، تتم كتابته بعلامة "-"، حيث يتم إطلاق الحرارة.

مثال على ذلك الحرارة النوعية لانصهار الجليد:

. أو الحرارة النوعية لانصهار الحديد:

إن حقيقة أن الحرارة النوعية لانصهار الجليد أكبر من الحرارة النوعية لانصهار الحديد لا ينبغي أن تكون مفاجئة. تعتمد كمية الحرارة التي تحتاجها مادة معينة من أجل ذوبانها على خصائص المادة، وعلى وجه الخصوص، على طاقة الروابط بين جزيئات هذه المادة.

تناولنا في هذا الدرس مفهوم الحرارة النوعية للانصهار.

سوف نتعلم في الدرس التالي كيفية حل المسائل المتعلقة بتسخين الأجسام البلورية وصهرها.

فهرس

Gendenshtein L. E.، Kaidalov A. B.، Kozhevnikov V. B. Physics 8 / Ed. Orlova V. A.، Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A. V. الفيزياء 8. - م: بوستارد، 2010.
Fadeeva A. A.، Zasov A. V.، Kiselev D. F. Physics 8. - M.: التعليم.

الفيزياء والميكانيكا وغيرها ().
فيزياء رائعة ().
بوابة الإنترنت Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

العمل في المنزل

يوضح الرسم البياني (الشكل 198) بوضوح شديد أنه بينما يذوب النفثالين، فإن درجة حرارته لا تتغير. وفقط بعد أن يذوب تمامًا تبدأ درجة حرارة السائل الناتج في الارتفاع.ولكن حتى أثناء عملية الصهر، يتلقى النفثالين الطاقة من الوقود المحترق في المدفأة. ويترتب على قانون حفظ الطاقة أنها لا يمكن أن تختفي. ما هي طاقة الوقود المستهلكة أثناء عملية الصهر؟

يمكن الإجابة على هذا السؤال إذا تذكرنا أنه أثناء ذوبان البلورة يتم تدميرها. هذا هو المكان الذي يتم فيه إنفاق الطاقة.

وبالتالي الطاقة التي يتلقاها الجسم البلوري بعد ذلك لأنه تم تسخينه بالفعل إلى درجة الانصهار،ينفق على تغيير طاقته الداخلية أثناء التحول إلى الحالة السائلة.

تسمى كمية الحرارة اللازمة لتحويل مادة بلورية صلبة تزن 1 كجم إلى سائل عند نقطة الانصهار بالحرارة النوعية للانصهار.

حرارة نوعية يتم قياس الذوبان بـ J/kgويشار إليه بالحرف α.

يتم تحديد الحرارة النوعية للانصهار تجريبيا. وهكذا، فقد ثبت تجريبيًا أن الحرارة النوعية لانصهار الجليد هي 3.4 · 10 5 جول/كجم. وهذا يعني أنه لتحويل قطعة من الجليد تزن 1 كجم، مأخوذة عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، إلى ماء بنفس درجة الحرارة، يلزم 3.4 · 10 · 5 J.

لذلك، عند درجة حرارة الانصهار، تكون الطاقة الداخلية لمادة تزن 1 كجم الحالة السائلة أكثر داخليةطاقة لها نفس كتلة المادة في الحالة الصلبة للحرارة النوعية للانصهار.

على سبيل المثال، الطاقة الداخلية للماء الذي يزن 1 كجم عند درجة حرارة 0 درجة مئوية هي 3.4105J المزيد من الطاقة الداخلية للجليدوزن 1 كجم عند نفس درجة الحرارة.

مثال. لتحضير اللحاء، وضع السائح 2 كجم من الثلج في وعاء عند درجة حرارة 0 درجة مئوية. كم الحرارة اللازمة لتحويل هذاالثلج في الماء المغلي عند 100 درجة مئوية؟

ما مقدار الحرارة المطلوبة إذا أخذ السائح، بدلاً من الجليد، 2 كجم من الماء من حفرة جليدية عند درجة حرارة 0 درجة مئوية؟

إذا تم أخذ 2 كجم من الماء بدلاً من الثلج عند 0 درجة مئوية، فإن كمية الحرارة المطلوبة فقط لتسخينه من 0 إلى 100 درجة مئوية ستكون مطلوبة، أي Q2 = 8.4 10 5 J.

أسئلة. 1. كيف يمكننا أن نفسر أنه خلال عملية ذوبان الجسم البلوري بأكملها لا تتغير درجة حرارته؟ 2. ما هي طاقة الوقود المحترق في المدفأة عند ذوبان جسم بلوري؟ 3. ما هي الحرارة النوعية للانصهار؟ 4. ما هي الوحدات التي يتم التعبير عن الحرارة النوعية للانصهار؟

تمارين.يوضح الشكل 199 الرسوم البيانية للتغيرات في درجات الحرارة مقابل الزمن لجسمين لهما نفس الكتلة. ما هي المادة الصلبة التي لها نقطة انصهار أعلى؟ أيها حرارة اندماج أعلى؟ هل السعات الحرارية النوعية للأجسام متساوية؟

لقد رأينا أن وعاءً مليئًا بالثلج والماء يتم إحضاره إلى غرفة دافئة لا يسخن حتى يذوب كل الجليد. وفي هذه الحالة يتم الحصول على الماء من الجليد عند نفس درجة الحرارة. في هذا الوقت، تتدفق الحرارة إلى خليط الماء المثلج، وبالتالي تزداد الطاقة الداخلية لهذا الخليط. ومن هذا يجب أن نستنتج أن الطاقة الداخلية للماء أكبر من الطاقة الداخلية للجليد عند نفس درجة الحرارة. وبما أن الطاقة الحركية للجزيئات والماء والجليد هي نفسها، فإن الزيادة في الطاقة الداخلية أثناء الذوبان هي زيادة في الطاقة الكامنة للجزيئات.

عندما تتصلب المادة، تنطلق حرارة الانصهار وتنتقل إلى الأجسام المحيطة.

دع كتلة الماء (بما في ذلك مكافئ الماء للمسعر) تساوي كتلة الجليد - السعة الحرارية النوعية للماء - درجة الحرارة الأولية للماء - درجة الحرارة النهائية - الحرارة النوعية لذوبان الجليد - . معادلة التوازن الحراري لها الشكل

الجدول 16.

مادة		مادة