A fusi látens hője; n
Ezen az oldalon két olyan élményt írunk le, amelyek lehetővé teszik számunkra a víz fúziójának látens hőjének meghatározását:
A jég a vízen úszik, a jég sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége. Ez a tény lehetővé teszi számunkra, hogy kísérletet tervezzünk a víz fúziós hőjének mérésére.
A második kísérlet a keverékek eljárása, hasonlóan a szilárd anyag fajlagos hőjének meghatározásához
Állapotváltozások
Normális esetben az anyag hőmérséklete megváltozik, amikor hőt vesz fel vagy továbbít a környező környezetbe. Amikor azonban egy anyag fázist vált, a hőmérséklet változása nélkül elnyeli vagy leadja a hőt. A Q hő, amely egy anyag m tömegének ellátásához szükséges a fázis megváltozásához, egyenlő
ahol L-t az anyag látens hőjének nevezzük, és a fázisváltozás típusától függ.
Például ahhoz, hogy a víz szilárd anyagból (jégből) folyadékká váljon, 0 ° C-on 334 · 10 3 J/kg-ra van szükség. 100 ° C-on folyadékról gőzre váltáshoz 2260 · 10 3 J/kg szükséges.
A következő táblázat az egyes anyagok állapotváltozásaival kapcsolatos adatokat tartalmazza.
| Jeges víz) | 0 | 334 | 100 | 2260 |
| Etilalkohol | -114. | 105 | 78.3 | 846 |
| Aceton | -94.3 | 96 | 56.2 | 524 |
| Benzol | 5.5 | 127. | 80.2 | 396 |
| Alumínium | 658,7 | 322-394 | 2300 | 9220 |
| Ón | 231.9 | 59 | 2270 | 3020 |
| Vas | 1530 | 293 | 3050 | 6300 |
| Réz | 1083 | 214 | 2360 | 5410 |
| Higany | -38.9 | 11.73 | 356,7 | 285 |
| Vezet | 327.3 | 22.5 | 1750 | 880 |
| Kálium | 64. | 60.8 | 760 | 2080 |
| Nátrium | 98 | 113 | 883 | 4220 |
Forrás: Koshkin N. I., Shirkevich M. G . Elemi fizika kézikönyve, Edt. Mir (1975) pp. 74-75.
Az állapotváltozások minőségileg a következőképpen magyarázhatók:
Szilárd anyagban az atomok és molekulák elfoglalják a kristályrács csomóinak rögzített helyzetét. A szilárd anyag rögzített térfogatú és külső erők hiányában bizonyos alakú.
Az atomok és molekulák a stabil egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, amplitúdójuk növekszik a hőmérséklet növekedésével. Eljön az idő, amikor legyőzik azokat a vonzó erőket, amelyek az atomokat rögzített helyzetükben tartják, és a szilárd anyag folyadékká válik. Az atomokat és a molekulákat továbbra is vonzó erők tartják össze, de egymáshoz képest mozoghatnak, ami a folyadékokat alkalmazkodásra készteti az őket tartalmazó tartályhoz, de állandó térfogatot tart fenn.
Ha a hőmérsékletet tovább emelik, legyőzik azokat a vonzó erőket, amelyek együtt tartják a folyadékban lévő atomokat és molekulákat. A molekulák messze vannak egymástól, mozoghatnak az őket tartalmazó tartályban, és csak akkor lépnek kapcsolatba, amikor nagyon közel vannak egymáshoz, abban az pillanatban, amikor ütköznek. A gáz az azt tartalmazó tartály alakját veszi fel, és hajlamos az összes rendelkezésre álló térfogatot elfoglalni.
Klasszikus példa a fajlagos hő és a látens hő fogalmának használatára a következő:
Határozza meg azt a hőt, amelyet hozzá kell adni ahhoz, hogy 1 g -20 ° C-on jeget 100 ° C-os gőzzé alakítson. Az adatok a következők:
- Jég fajhője = 2090 J/(kg K)
- A jég fúziós hője Lf = 334 10 3 J/kg
- Víz fajhője c = 4180 J/(kg K)
- A víz elpárologtatási hője Lv = 2260 10 3 J/kg
Szakasz:
-
1 g jég hőmérsékletét -20ºC-ról (253 K) 0 ° C-ra (273 K) emelik.
A jég megolvad
A víz hőmérséklete 0 ºC-ról (273 K) 100 ºC-ra (373 K) emelkedik
1 g vizet 100 ° C hőmérsékleten gőzzé alakítunk ugyanazon a hőmérsékleten
Ha van olyan hőforrásunk, amely q J/s állandó sebességgel szolgáltatja az energiát, kiszámíthatjuk az egyes szakaszok időtartamát
A nem méretezett ábra azt mutatja, hogy a hőmérséklet hogyan növekszik, ha a rendszerbe hő kerül. A víz elpárologtatása nagy mennyiségű hőt igényel, amint azt a grafikonon és a példában elvégzett számításokban láthatjuk.
| 0 | -húsz |
| 41.8 | 0 |
| 375,8 | 0 |
| 793,8 | 100 |
| 3053.8 | 100 |