47. Topnienie i krzepnięcie.
Transkrypt
47. Topnienie i krzepnięcie.
Przemiany Fazowe Przemiana fazowa – przejście substancji z jednej fazy (stanu skupienia) do drugiej. ⎯topnienie ⎯⎯ ⎯→ Faza stała Faza ciekła ←⎯ ⎯⎯⎯ krzepnięrze parowanie ⎯⎯ ⎯⎯→ Faza ciekła Faza gazowa ←⎯ ⎯ ⎯⎯ skraplanie ⎯sub ⎯lim ⎯acja ⎯→ Faza stała Faza gazowa ←⎯ ⎯⎯ ⎯⎯ resub lim acja PROCES TOPNIENIA I KRZEPNIĘCIA Topnieniem nazywamy przejście substancji z fazy stałej do fazy ciekłej. Wielkościami charakteryzującymi stan energetyczny ciała są: temperatura T i energia wewnętrzna Q. Wykres zależność temperatury od energii wewnętrznej - ciągły zbiór stanów energetycznych topnienia i krzepnięcia dla ciał stałych: bezpostaciowych krystalicznych T T T1 T1 Tt Tt T0 Q1 Q2 Q3 Q Q1 Q2 Q3 T0 Q = m ⋅ C w ⋅ ∆T ⇒ ∆T = 1 ⋅ Q ⇒ ∆T ~ Q m ⋅ Cw Wielkościami charakteryzującymi proces topnienia są: temperatura topnienia (Tt) i ciepło topnienia (Ct) obie stabelaryzowane zależące od rodzaju substancji. Temperaturą topnienia nazywamy temperaturę w której proces topnienia rozpoczyna się, przebiega i kończy. Ciepłem topnienia nazywamy ilość ciepła jaką należy dostarczyć 1kg substancji aby stopić ja w temperaturze topnienia. Q Przejście substancji z fazy ciekłej w fazę stałą to krzepnięcie. Wielkościami charakteryzującymi proces krzepnięcia są: temperatura krzepnięcia Tk i ciepło krzepnięcia Ck, przy czym dla każdej substancji Tt=Tk Ct=Ck! Krzepnięcie jest to odbudowanie struktury sieci krystalicznej na skutek spadku energii ruchu drobin. Temperatura topnienia substancji zależy od: 1. rodzaju substancji 2. ciśnienia zewnętrznego 3. domieszkowania. Ad. 2 Jeżeli przy braku wymiany energii z otoczeniem pomimo zachodzących przemian masa każdej z faz pozostaje stała mamy do czynienia z równowagą dynamiczną faz. Z punktu widzenia zmiany objętości podczas krzepnięcia i topnienia substancje krystaliczne dzielą się na dwie grupy: I te które podczas topnienia zmniejszają swoja objętość (np. woda), II te które podczas topnienia zwiększają swoją objętość (np. większość metali) Substancje, które podczas topnienia Substancje, które podczas topnienia zmniejszają swoja objętość, topią się zwiększają swoja objętość, topią się pod niższym ciśnieniem i w niższej pod wyższym ciśnieniem i w wyższej Krzywe równowagi dynamicznej(zbiory punktów których faza stała i ciekła mogą istnieć w stanie równowagi dynamicznej: p p Grupa I Grupa II patm patm T T Ad. 3 Każde domieszkowanie obniża temperaturę topnienia, przy czym spadek temperatury jest wprost proporcjonalny do stężenia domieszek. Temperatura topnienia stopów (metali domieszkowanych) zależy od: rodzaju substancji, wywieranego ciśnienia i stężenia domieszek. Ct = Q m [Ct ] = 1 J kg