녹는 열. 분자물리학

이번 시간에는 '비융해열'의 개념을 공부하겠습니다. 이 값은 고체에서 액체 상태로(또는 그 반대로) 이동하기 위해 녹는점에서 물질 1kg에 전달되어야 하는 열의 양을 나타냅니다.

우리는 물질을 녹이는(또는 결정화 중에 방출되는) 열의 양을 찾는 공식을 연구할 것입니다.

주제: 물질의 집합적 상태

교훈: 녹는 비열

이 수업에서는 물질의 용융(결정화)의 주요 특성, 즉 비융해열에 대해 다룹니다.

지난 강의에서 우리는 다음 질문에 대해 다루었습니다: 녹는 동안 신체의 내부 에너지는 어떻게 변합니까?

우리는 열이 가해지면 신체의 내부 에너지가 증가한다는 것을 발견했습니다. 동시에 우리는 신체의 내부 에너지가 온도와 같은 개념으로 특징지어질 수 있다는 것을 알고 있습니다. 우리가 이미 알고 있듯이 녹는 동안 온도는 변하지 않습니다. 따라서 우리가 역설을 다루고 있다는 의심이 생길 수 있습니다. 내부 에너지는 증가하지만 온도는 변하지 않습니다.

이 사실에 대한 설명은 매우 간단합니다. 모든 에너지는 결정 격자를 파괴하는 데 소비됩니다. 반대 과정도 비슷합니다. 결정화 중에 물질의 분자가 결합하여 통합 시스템, 과잉 에너지는 외부 환경에 의해 방출되고 흡수됩니다.

다양한 실험의 결과, 동일한 물질이라도 고체에서 액체 상태로 전환하는 데 필요한 열량이 다르다는 사실을 확인할 수 있었습니다.

그런 다음 이 열량을 동일한 질량의 물질과 비교하기로 결정했습니다. 이로 인해 비융해열과 같은 특성이 나타났습니다.

정의

비융합열- 가열된 물질 1kg에 전달되어야 하는 열의 양 녹는 점고체 상태에서 액체 상태로 변화시키는 것입니다.

1kg의 물질이 결정화되는 동안 동일한 양이 방출됩니다.

이는 특정 융해열(그리스 문자, "람다" 또는 "람다"로 읽음)로 표시됩니다.

단위: . 이 경우 용융(결정화) 중에 온도가 변하지 않으므로 차원에 온도가 없습니다.

물질을 녹이는 데 필요한 열량을 계산하려면 다음 공식이 사용됩니다.

열량(J);

비융해열(표에서 찾아볼 수 있음)

물질의 질량.

물체가 결정화되면 열이 방출되므로 "-" 기호로 표시됩니다.

예를 들면 얼음의 비융해열이 있습니다.

. 또는 철의 비융해열:

.

얼음의 비융해열이 철의 비융해열보다 크다는 사실은 놀라운 일이 아닙니다. 특정 물질이 녹는 데 필요한 열량은 물질의 특성, 특히 이 물질의 입자 사이의 결합 에너지에 따라 달라집니다.

이번 시간에는 비융해열의 개념을 살펴보았습니다.

다음 강의에서는 결정체를 가열하고 녹이는 문제를 해결하는 방법을 배우겠습니다.

서지

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. 물리학 8 / Ed. Orlova V. A., Roizena I. I.-M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. 물리학 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. 물리학 8. - M.: 교육.

1. 물리학, 역학 등 ().
2. 멋진 물리학 ().
3. 인터넷 포털 Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

숙제

그래프(그림 198)는 나프탈렌이 녹는 동안 온도가 변하지 않는다는 것을 매우 명확하게 보여줍니다. 그리고 완전히 녹은 후에야 생성된 액체의 온도가 상승하기 시작합니다.그러나 용융 과정 중에도 나프탈렌은 히터에서 연소되는 연료로부터 에너지를 얻습니다. 그리고 에너지 보존 법칙에 따르면 에너지는 사라질 수 없습니다. 용융 과정에서 소비되는 연료 에너지는 무엇입니까?

이 질문은 녹는 동안 결정이 파괴된다는 사실을 기억하면 답할 수 있습니다. 이곳은 에너지가 소비되는 곳입니다.

결과적으로, 결정체가 받은 에너지는 이미 녹는점까지 가열되었기 때문에액체 상태로 전환하는 동안 내부 에너지를 변경하는 데 소비됩니다.

무게 1kg의 고체 결정 물질이 녹는점에서 액체로 변하는 데 필요한 열량을 비융해열이라고 합니다.

비열 용융은 J/kg 단위로 측정됩니다.문자 λ로 표시됩니다.

비융해열은 실험적으로 결정됩니다. 따라서 얼음의 비융해열은 3.4 · 10 5 J/kg이라는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 이는 0°C에서 1kg의 얼음 조각을 같은 온도의 물로 변환하려면 3.4 10 5 J가 필요하다는 것을 의미합니다.

따라서 녹는점에서 1kg 무게의 물질의 내부에너지는 액체 상태 더 내부비융해열에 대한 고체 상태의 물질과 동일한 질량의 에너지.

예를 들어, 온도 0°C에서 1kg 무게의 물의 내부 에너지는 3.4 10 5 J입니다. 얼음의 내부에너지가 더 크다같은 온도에서 무게는 1kg입니다.

예. 나무껍질을 준비하기 위해 관광객은 0°C의 얼음 2kg을 냄비에 넣었습니다. 열이 얼마나 나는지 이것을 돌리는 데 필요한 100°C의 끓는 물에 얼음을 넣어?

관광객이 얼음 대신 온도가 0°C인 얼음 구멍에서 2kg의 물을 가져간다면 얼마나 많은 열이 필요합니까?

얼음 대신에 2kg의 물을 0°C에서 섭취하면 0°C에서 100°C로 가열하는 데만 필요한 열량이 필요합니다. 즉, Q2 = 8.4 10 5J입니다.

질문. 1. 결정체의 전체 용융 과정 동안 온도가 변하지 않는다는 것을 어떻게 설명할 수 있습니까? 2. 결정체를 녹일 때 히터에서 연소되는 연료의 에너지는 얼마입니까? 3. 비융해열은 얼마입니까? 4. 비융해열은 어떤 단위로 표현되나요?

수업 과정.그림 199는 동일한 질량을 가진 두 몸체의 시간에 따른 온도 변화 그래프를 보여줍니다. 어느 고체의 녹는점이 더 높나요? 어느 것 더 높은 융해열? 신체의 비열 용량은 동일합니까?

물질은 기체, 액체, 고체 상태 중 하나에 있을 수 있습니다. 그리고 그것은 서로 이동할 수 있습니다. 가장 간단한 예는 얼음 조각이 녹아 액체로 변한 다음 증기로 변하는 것입니다. 증기로 변하는 이 전체 과정에서 용융 단계와 그 매개변수 중 하나는 비융해열입니다.

녹는 과정을 기억하면 여러 단계를 구분할 수 있습니다. 리드를 예로 들어보겠습니다. 첫 번째 단계에서는 납이 가열되고 온도가 327(융점)까지 상승합니다. 녹이기 시작한 후, 오랫동안아무 반응이 없습니다.

납에 공급되는 열에도 불구하고 납의 온도는 전체 공정이 완료될 때까지 일정하게 유지됩니다. 그 후에야 계속 가열하면 온도가 다시 상승하기 시작합니다. 관찰된 그림에서 몇 가지 결론이 도출됩니다. 유 단단한모든 분자는 일정한 순서로 배열되어 있으며 이웃 분자와 단단히 결합되어 있습니다.

이들이 다른 곳으로 자유롭게 이동하려면 이웃 분자와의 결합이 끊어져야 하는데, 이는 녹는 과정에서 발생합니다. 이를 위해서는 신체가 융해열이라고 불리는 일정량의 열을 전달해야 합니다. 각 물질은 서로 다른 양의 열을 필요로 합니다. 그 이유는 물질 1kg을 녹이는 데 소비되는 열량으로 정의되는 비융해열과 같은 물질의 특성 때문입니다. 측정 단위는 줄/킬로그램입니다.

이미 언급했듯이 이 값은 재료마다 다릅니다. 납의 녹는 정도는 얼음의 녹는 정도와 다릅니다. 그리고 여기서 매우 흥미로운 순간이 발생합니다. 강철의 비열은 평균 85kJ/kg인 반면, 물(얼음)의 경우 동일한 매개변수는 평균 335kJ/kg입니다. 얼음에서는 이 매개변수의 높은 값이 자연이 주는 큰 선물로 간주될 수 있습니다.

덕분에 눈과 얼음이 모두 즉시 녹지 않고 오랜 시간에 걸쳐 모든 일이 일어나기 때문입니다. 그렇지 않았다면 눈이 매우 빨리 녹았을 것이고 홍수는 더 심하고 파괴적이었을 것입니다. 또한, 물의 이러한 독특한 특성은 지구의 기후를 안정시키는 데 도움이 됩니다.

개별 재료의 비융해열에 대한 데이터가 포함된 표가 있습니다. 이 값을 알면 재료를 녹이는 데 필요한 열량을 계산하고 녹는 데 필요한 연료의 양을 결정합니다. 물체를 녹는점까지 가열하면 녹는 데에만 열이 필요하고, 녹는점보다 낮으면 물질을 가열하는 데 열이 필요합니다.

이러한 계산은 업계에서 생산 비용을 계산하는 데 매우 유용합니다.

그런데 용융 물질이 냉각되면 용융과 반대되는 과정인 결정화가 발생합니다. 이 경우 물질이 냉각되면 분자 사이의 끊어진 결합이 복원되고 열이 방출됩니다.

물질이 녹는 과정과 이 과정에서 일어나는 현상을 고려하여 비융해열이라는 개념이 정의되었다. 이 지표는 다양한 물질에 대해 비교되었으며 얼음에서 이 매개변수의 높은 값이 지구의 기후에 어떻게 유익한 영향을 미치는지 결정되었습니다.

비융해열은 물질 1g을 녹이는 데 필요한 열량입니다. 비융해열은 킬로그램당 줄 단위로 측정되며 열량을 녹는 물질의 질량으로 나눈 몫으로 계산됩니다.

다양한 물질에 대한 비융해열

물질마다 다른 비융해열이 있습니다.

알루미늄 - 금속 실버 색상. 가공이 쉽고 기술적으로 널리 사용됩니다. 비융해열은 290kJ/kg이다.

철은 또한 지구상에서 가장 흔한 금속 중 하나입니다. 철은 산업에서 널리 사용됩니다. 비융해열은 277kJ/kg이다.

금은 귀금속입니다. 보석, 치과, 약리학에 사용됩니다. 금의 융해열은 66.2kJ/kg이다.

은과 백금도 귀금속입니다. 그들은 제조에 사용됩니다 보석류, 기술 및 의학 분야. 비열은 101kJ/kg이고, 은의 비열은 105kJ/kg입니다.

주석은 저융점 금속입니다. 회색. 이는 땜납, 양철 생산 및 청동 생산에 널리 사용됩니다. 비열은 60.7kJ/kg이다.

수은은 -39도에서 얼어붙는 움직이는 금속입니다. 정상적인 조건에서 액체 상태로 존재하는 유일한 금속입니다. 수은은 야금, 의학, 기술, 화학 산업. 비융해열은 12kJ/kg이다.

얼음은 물의 고체상입니다. 비융해열은 335kJ/kg이다.

나프탈렌 - 유기물, 비슷한 화학적 특성와 함께 . 80도에서 녹고 525도에서 자연 발화합니다. 나프탈렌은 화학 산업, 의약품, 폭발물 및 염료에 널리 사용됩니다. 나프탈렌의 융해열은 151kJ/kg이다.

메탄과 프로판 가스는 에너지 운반체로 사용되며 화학 산업의 원료로 사용됩니다. 메탄의 융해 비열은 59kJ/kg, -79.9kJ/kg입니다.

비융합열(또한: 융합 엔탈피; 동등한 개념도 있습니다 결정화의 비열)는 평형 등압-등온 과정에서 결정질 물질이 용융 온도에서 고체(결정질) 상태에서 액체 상태로 전환되기 위해 결정질 물질 질량 단위 1개에 얼마나 많은 열이 전달되어야 하는지를 나타내는 물리량입니다. 물질이 결정화되는 동안 동일한 양의 열이 방출됩니다.

융해열은 1차 상전이열의 특별한 경우입니다.

비융해열(J/kg)과 몰열(J/mol)이 구별됩니다.

비융해열은 문자로 표시됩니다. $\backslash lambda$(그리스 문자 람다). 비융해열 계산 공식: $\backslash lambda=\backslash frac(Q)(m)$, 어디 $\backslash lambda$- 비융해열, $큐$- 용융 중에 물질이 받는 열의 양(또는 결정화 중에 방출되는 열) $중$- 용융(결정화) 물질의 질량.

또한보십시오

"비융해열" 기사에 대한 리뷰를 작성하세요.

문학

• 에노코비치 A.S.물리학에 대한 짧은 안내서입니다. - M .: "고등학교", 1976. - P. 114. - 288 p.

비융해열을 특성화하는 발췌문