13.11: Плавлення

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 13.10: Криві тиску пари
- 13.12: Сублімація

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Ви коли-небудь ходили на ковзанах?

Взимку багато людей вважають сніг і лід красивими. Їм подобається виходити на лижі або кататися на ковзанах. Інші не вважають, що пора року так весело. Коли сніг тане, дороги стають дуже неохайними і брудними. Ті люди з нетерпінням чекають весни, коли весь лід і сніг зникнуть, а погода тепліша.

Точка плавлення

Тверді речовини схожі на рідини в тому, що обидва є конденсованими станами, з частинками, які набагато ближче один до одного, ніж у газу. Однак, поки рідини є рідкими, тверді речовини - ні. Частинки більшості твердих речовин щільно упаковані разом у впорядкованому розташуванні. Рух окремих атомів, іонів або молекул у твердому тілі обмежується коливальним рухом про нерухому точку. Тверді речовини майже повністю нестисливі і є найщільнішим з трьох станів речовини.

Коли тверда речовина нагрівається, його частинки вібрують швидше, оскільки воно поглинає кінетичну енергію. Зрештою, організація частинок всередині твердої структури починає руйнуватися, а тверде тіло починає плавитися. Температура плавлення - це температура, при якій тверда речовина змінюється в рідину. При його температурі плавлення руйнівні коливання частинок твердого тіла долають сили притягання, що діють всередині твердого тіла. Як і у випадку з температурами кипіння, температура плавлення твердого тіла залежить від сили цих привабливих сил. Хлорид натрію $\left( \ce{NaCl} \right)$ - це іонна сполука, яка складається з безлічі міцних іонних зв'язків. Хлорид натрію плавиться при $801^\text{o} \text{C}$ . Лід (твердий $\ce{H_2O}$ ) - молекулярна сполука, молекули якого утримуються водневими зв'язками. Хоча водневі зв'язки є найсильнішими з міжмолекулярних сил, міцність водневих зв'язків набагато менше, ніж у іонних зв'язків. Температура плавлення льоду становить 0° C.

Температура плавлення твердої речовини така ж, як і температура замерзання рідини. При цій температурі тверде і рідке стани речовини знаходяться в рівновазі. Для води ця рівновага відбувається при $0^\text{o} \text{C}$ .

$\ce{H_2O} \left( s \right) \rightleftharpoons \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber$

Ми схильні думати про тверді речовини як ті матеріали, які тверді при кімнатній температурі. Однак всі матеріали мають якісь температури плавлення. Гази стають твердими речовинами при надзвичайно низьких температурах, а рідини також стануть твердими, якщо температура буде досить низькою.

У таблиці нижче наведені температури плавлення деяких поширених матеріалів.

Таблиця $\PageIndex{1}$ : Точки плавлення поширених матеріалів
Матеріали	Температура плавлення (° C)
Водень	-259
Кисень	-219
Діетиловий ефір	-116
Етанол	-114
Вода	0
Чисте срібло	961
Чисте золото	1063
Залізо	1538

Симуляція

Дізнайтеся, як тепло і температура пов'язані зі зміною фази в цьому моделюванні:

Чи підвищується температура води, поки вона кипить?

Резюме

Температура плавлення - це температура, при якій тверда речовина змінюється в рідину.
Міжмолекулярні сили мають сильний вплив на температуру плавлення.

Рецензія

Визначте температуру плавлення.
Що відбувається, коли матеріал плавиться?
Чи очікуєте ви, що етан (C ₂ H ₆) матиме вищу або нижчу температуру плавлення, ніж вода? Поясніть свою відповідь.