Рассмотрим подробнее процесс плавления на примере плавления льда. Для этого будем на- блюдать за температурой льда (рис. 31). В нача- ле процесса температура льда была -40 °C, с…
Рассмотрим подробнее процесс плавления на примере плавления льда. Для этого будем на- блюдать за температурой льда (рис. 31). В нача- ле процесса температура льда была -40 °C, с течением времени лёд нагревался, и его темпе- ратура повышалась (участок АВ). При темпера- туре 0°С лёд начал плавиться (точка В), и его температура перестала меняться (участок ВС). Она оставалась постоянной, пока весь лёд не превратился в воду. Так при постоянной тем- пературе, характерной для данного вещества, происходит плавление всех кристаллических веществ. Именно эта температура является тем- пературой плавления. Объясним наблюдаемое явление. Энергия тёплого воздуха передаётся льду путём тепло- передачи. Так как лёд имеет кристаллическую структуру, его молекулы расположены в строго определённом порядке и колеблются около по- ложений равновесия. Взаимодействие между ними велико. Подводимая энергия идёт на уве личение кинетической энергии молекул (тем пература льда повышается). Вследствие этого увеличивается размах колебаний молекул око ло положений равновесия. Наконец, при дости жении температуры плавления начинается разрушение кристаллической решётки льда, Связи между молекулами разрываются, части- цы покидают свои места. При этом лёд теряет форму, т. е. вещество плавится. Количество теплоты, сообщаемое телу во время плавления, расходуется на разрушение связей между молекулами кристалла. В процессе плавления кинетическая энергия молекул не меняется, о чём свидетельствует по- стоянство температуры. Вся подводимая энер гия идёт на увеличение потенциальной энергии молекул. Вернёмся к опыту со льдом. Образовавшую- ся изо льда воду продолжили нагревать (см. рис. 31), её температура стала расти (уча- сток CD). Затем нагревание прекратили (точ- ка D). Температура воды стала уменьшаться (участок ДЕ). При температуре 0°С начался процесс кристаллизации, во время которого температура оставалась постоянной (участок EF). Только после того, как вся вода преврати- лась в лёд, температура продолжила умень шаться (участок FK). Что же происходит с веществом при кристал лизации? При достижении температуры кри сталлизации молекулы замедляются настоль ко, что силы взаимодействия между ними уже могут удержать молекулы в определённых ме стах. Кристаллическая структура тела восста навливается. В процессе кристаллизации потенциальная энергия молекул уменьшается, а кинетическая не меняется. Поэтому температура остаётся по- стоянной и происходит передача количества теплоты окружающим телам. Как правило, плавление кристаллических тел сопровождается уменьшением плотности вещества. Например, плотность жидкого олова меньше плотности твёрдого. Исключение со- ставляют лёд и висмут, плавление которых со- провождается увеличением плотности вещест- ва. Это объясняется особенностями внутренне- го строения кристаллов льда и висмута. Так, плотность воды 1 г см³, -, а льда 0,9 г см³ Тела в аморфном состоянии, в отличие от тел в кристаллическом состоянии, не имеют опре- делённой температуры плавления. При пере- даче энергии аморфному телу его температура непрерывно повышается. Увеличивается ско- рость хаотического движения молекул и рас- стояние между ними. Тела постепенно размяг- чаются и переходят в жидкое состояние. При охлаждении происходит обратный процесс. краткий пересказ
Процесс плавления льда можно описать следующим образом. Начальная температура льда составляет -40 °C, и при нагревании температура постепенно повышается до 0 °C (участок АВ). В точке 0 °C начинается плавление (точка В), и температура остается постоянной до тех пор, пока весь лед не превратится в воду (участок ВС). Это явление объясняется тем, что при нагревании лед получает энергию, которая увеличивает кинетическую энергию его молекул, заставляя их больше колебаться. При достижении температуры плавления кристаллическая решетка льда начинает разрушаться, и лед теряет свою форму.
Во время плавления подводимая теплота тратится на разрушение связей между молекулами, при этом кинетическая энергия молекул остается неизменной, что и обеспечивает постоянство температуры. После плавления, когда лед превращается в воду, температура начинает расти (участок CD). При остановке нагревания температура воды начинает снижаться (участок DE), и при 0 °C начинается кристаллизация, на которой температура также сохраняется постоянной (участок EF). После завершения процесса кристаллизации температура снова начинает понижаться (участок FK).
При кристаллизации молекулы замедляются, и силы взаимодействия между ними восстанавливают кристаллическую структуру, что приводит к уменьшению потенциальной энергии. Плотность вещества часто уменьшается при плавлении, но для льда и висмута плотность увеличивается, что связано с особенностями их кристаллических структур.
Аморфные тела в отличие от кристаллических не имеют четкой температуры плавления и при нагревании непрерывно повышают свою температуру, пока не размягчаются и не становятся жидкими. При охлаждении они возвращаются в твердое состояние.
