¿Qué les sucede a las moléculas de una sustancia cuando la sustancia
¿Está en diferentes estados de agregación?
¿Cuál es la velocidad de las moléculas de la sustancia?
¿Cuál es la distancia entre las moléculas?
Cómo se siente acuerdo mutuo¿moléculas?
gas
líquido
duro
cuerpo
Transferencia de materia de de Estado sólido en líquido
llamado derretimiento
El cuerpo recibe energía.
sustancias?
su
¿ubicación?
¿Cuándo comenzará el cuerpo a derretirse?
al derretirse?
al derretirse?
Transferencia de materia de estado liquido en sólido
llamada cristalización
El líquido libera energía.
¿Cómo cambia? energía interna
sustancias?
¿ubicación?
¿Cuándo comenzará el cuerpo a cristalizar?
¿Cambian las moléculas de una sustancia?
durante la cristalización?
¿Cómo cambia la temperatura de una sustancia?
durante la cristalización?
Cantidad física, mostrando cuánto calor
necesario para convertir 1 kg sustancia cristalina, tomado
en el punto de fusión, en un líquido de la misma temperatura, se llama
calor específico de fusión
Unidad de medida:
j
kg
Indicado por:
, tC
3t
2 toneladas
1t
Q de absorción
Selección Q
m
q
derritiendo
m
q
endurecimiento
calefacción
t fusión = t solidificación
oh
X
yo
A
y
d
, tmín
mi
norte
Y
mi
“Leyendo el gráfico”
¿Qué parte de la gráfica corresponde al aumento de energía interna?
¿Qué partes de la gráfica corresponden a un aumento de temperatura?
Describe el estado inicial.
¿Qué transformaciones ocurren con la sustancia?
sustancias? ¿disminuir?
sustancias? ¿disminuir?
sustancias
1
3
2
4
“Leyendo el gráfico”
¿En qué momento comenzó el proceso de fusión de la sustancia?
¿En qué momento cristalizó la sustancia?
¿Cuál es el punto de fusión de la sustancia? ¿cristalización?
¿Cuánto duró: calefacción? sólido;
fusión de una sustancia;
¿refrigeración líquida?
¡Compruébalo tú mismo!
1. Cuando un cuerpo se derrite...
a) el calor se puede absorber y liberar.
b) el calor no se absorbe ni se libera.
c) se absorbe calor.
d) se libera calor.
2. Cuando un líquido cristaliza...
a) la temperatura puede subir o bajar.
b) la temperatura no cambia.
c) la temperatura disminuye.
d) la temperatura aumenta.
3. Al derretirse cuerpo cristalino...
a) la temperatura disminuye.
b) la temperatura puede subir o bajar.
c) la temperatura no cambia.
d) la temperatura aumenta.
4. Durante las transformaciones agregadas de una sustancia, el número de moléculas de una sustancia...
a) no cambia.
b) puede tanto aumentar como disminuir.
c) disminuye.
d) aumenta.
Respuesta: 1c 2b 3c 4a
La transición de una sustancia de un estado líquido a
gaseoso se llama vaporización
¿Cómo cambia la energía interna?
sustancias durante la vaporización?
¿Cómo cambia la energía de las moléculas y
¿su ubicación?
¿Cambian las moléculas de una sustancia?
durante la generación de vapor?
¿Cómo cambia la temperatura?
sustancias durante la vaporización?
Transferencia de materia de estado gaseoso en líquido
llamada condensación
¿Cómo cambia la energía interna?
sustancias durante la condensación?
¿Cómo cambia la energía de las moléculas y
¿su ubicación?
¿Cambian las moléculas de una sustancia?
durante la condensación?
Evaporación - vaporización,
que se origina en la superficie de un líquido
1. ¿Qué moléculas salen del líquido?
¿Por evaporación?
2. Cómo cambia la energía interna
¿Líquido durante la evaporación?
3. ¿A qué temperatura se puede
¿Se produce la evaporación?
4. ¿Cómo cambia la masa de líquido cuando
¿evaporación?
Explicar por qué:
¿Se evaporó más rápido el agua del platillo?
¿Se ha alterado el equilibrio de la balanza?
después de unos días el nivel de diferentes
Los líquidos se volvieron diferentes.
Explicar
¿Cómo ocurrirá la evaporación si
¿Soplará el viento sobre el líquido?
¿Por qué el agua se evapora más rápido de un plato que de un bol?
hirviendo
1. ¿Qué se forma en las paredes del frasco si
¿Cuánto tiempo permaneció con agua?
2. ¿Qué hay en estas burbujas?
3. Burbujas en la superficie al mismo tiempo.
es la superficie del líquido. Lo que sucederá
¿Se producen desde la superficie dentro de las burbujas?
hirviendo
Hielo caliente
Estamos acostumbrados a pensar que el agua
no puede estar en estado sólido
en t por encima de 0 0С.
El físico inglés Bridgman.
dijo que el agua está bajo presión p ~
2*109 Pa permanece sólido incluso a
t = 76 0С. Este es el llamado "ir"
hielo caliente 5". No lo recojas
por favor, sobre las propiedades de esta variedad
Las propiedades del hielo se conocieron indirectamente.
El “hielo caliente” es más denso que el agua (1050
kg/m3), se hunde en el agua.
Hoy más de 10 diferentes.
vistas de hielo con increíbles
cualidades.
Hielo seco
Cuando se quema carbón, puede ser
No hace calor, sino más bien frío. Para
este carbón se quema en calderas,
El humo resultante se purifica y
atrapado en ello dióxido de carbono.
Se enfría y se comprime hasta
Presión 7*106 Pa. Resulta
dióxido de carbono líquido. Se almacena en
cilindros de paredes gruesas.
Al abrir el grifo, el líquido
El dióxido de carbono se expande bruscamente y
se enfría y se vuelve sólido
Soplo dióxido de carbono - "hielo seco".
Influenciado por el calor del cereal.
el hielo seco se convierte inmediatamente en gas,
evitando el estado líquido.
Modelo gas ideal, utilizado en la teoría cinética molecular de los gases, permite describir el comportamiento de los gases reales enrarecidos a temperaturas suficientemente altas. altas temperaturas Y bajas presiones. Al derivar la ecuación de estado de un gas ideal, se desprecian los tamaños de las moléculas y sus interacciones entre sí. Un aumento de presión conduce a una disminución de la distancia media entre moléculas, por lo que es necesario tener en cuenta el volumen de las moléculas y la interacción entre ellas. Entonces, en 1 m 3 de gas en condiciones normales contiene 2,68 × 10 25 moléculas, ocupando un volumen de aproximadamente 10 –4 m 3 (el radio de la molécula es de aproximadamente 10 –10 m), que puede despreciarse en comparación con el volumen de gas (1 m 3). A una presión de 500 MPa (1 atm = 101,3 kPa), el volumen de moléculas ya será la mitad del volumen total del gas. Así, cuando altas presiones Y temperaturas bajas el modelo de gas ideal especificado no es adecuado.
Al revisar gases reales- deben tenerse en cuenta los gases cuyas propiedades dependen de la interacción de las moléculas fortaleza interacción intermolecular. Aparecen a distancias de £ 10 a 9 my disminuyen rápidamente al aumentar la distancia entre las moléculas. Tales fuerzas se llaman de acción corta.
Como ideas sobre la estructura del átomo y mecánica cuántica, se encontró que las sustancias actúan simultáneamente entre moléculas. Fuerzas atractivas y repulsivas. En la Fig. 88, A se da la dependencia cualitativa de las fuerzas de interacción intermolecular con la distancia r entre moléculas, donde F acerca de y F n son las fuerzas repulsivas y atractivas, respectivamente, a F- su resultante. Se consideran fuerzas repulsivas. positivo, y fuerza Atracción mútua - negativo.
A distancia r=r 0 fuerza resultante F= 0, aquellos. las fuerzas de atracción y repulsión se equilibran entre sí. entonces la distancia r 0 corresponde a la distancia de equilibrio entre las moléculas en la que estarían en ausencia de movimiento térmico. En r< r 0 fuerzas repulsivas prevalecen ( F> 0), en r>r 0 - fuerzas de atracción ( F<0). A distancias r> 10 –9 m prácticamente no hay fuerzas de interacción intermoleculares ( F®0).
Trabajo elemental da fortaleza F con una distancia creciente entre moléculas en d r ocurre al reducir la energía potencial mutua de las moléculas, es decir
(60.1)
Del análisis de la dependencia cualitativa de la energía potencial de interacción de las moléculas de la distancia entre ellas (Fig.88, b) de ello se deduce que si las moléculas están ubicadas a una distancia entre sí a la que no actúan las fuerzas de interacción intermoleculares ( r®¥), entonces P=0. Con el acercamiento gradual de las moléculas entre ellas, aparecen fuerzas de atracción ( F<0), которые совершают положительную работу (dA=F d r> 0). Entonces, según (60.1), energía potencial la interacción disminuye, alcanzando un mínimo en r=r 0. En r<r 0 decreciente r fuerzas repulsivas ( F>0) aumentan bruscamente y el trabajo realizado contra ellos es negativo ( dA=F d r<0). Потенциальная энергия начинает тоже резко возрастать и становится положительной. Из данной потенциальной кривой следует, что система из двух взаимодействующих молекул в состоянии устойчивого равновесия (r=r 0) tiene energía potencial mínima.
El criterio para varios estados de agregación de una sustancia es la relación entre los valores de P min y kt. P min, la energía potencial de interacción más baja entre moléculas, determina el trabajo que se debe realizar contra las fuerzas de atracción para separar moléculas que están en equilibrio ( r=r 0); kt determina el doble de la energía promedio por un grado de libertad del movimiento caótico (térmico) de las moléculas.
Si P mín<<kt, entonces la sustancia se encuentra en estado gaseoso, ya que el intenso movimiento térmico de las moléculas impide la conexión de moléculas que se han acercado a una distancia r 0, es decir, la probabilidad de formación de agregados a partir de moléculas es bastante pequeña. Si P mín >> kt, entonces la sustancia está en estado sólido, ya que las moléculas, al sentirse atraídas entre sí, no pueden alejarse a distancias significativas y fluctuar alrededor de posiciones de equilibrio determinadas por la distancia r 0. Si P min » kt, entonces la sustancia está en estado líquido, ya que como resultado del movimiento térmico las moléculas se mueven en el espacio, intercambiando lugares, pero sin divergir a una distancia superior r 0 .
Así, cualquier sustancia, dependiendo de la temperatura, puede estar en estado de agregación gaseoso, líquido o sólido, y la temperatura de transición de un estado de agregación a otro depende del valor de P min para una sustancia determinada. Por ejemplo, para los gases inertes, P min es pequeño, pero para los metales es grande, por lo tanto, a temperaturas normales (ambiente), se encuentran en estado gaseoso y sólido, respectivamente.
Principios básicos de la teoría cinética molecular.:
Todas las sustancias están formadas por moléculas y las moléculas están formadas por átomos.
Los átomos y las moléculas están en constante movimiento.
·existen fuerzas de atracción y repulsión entre moléculas.
EN gases las moléculas se mueven caóticamente, las distancias entre las moléculas son grandes, las fuerzas moleculares son pequeñas, el gas ocupa todo el volumen que se le proporciona.
EN liquidos las moléculas están dispuestas de manera ordenada sólo en distancias cortas, y en distancias grandes se viola el orden (simetría) de la disposición: "orden de corto alcance". Las fuerzas de atracción molecular mantienen las moléculas juntas. El movimiento de las moléculas consiste en “saltar” de una posición estable a otra (generalmente dentro de una capa). Este movimiento explica la fluidez de un líquido. Un líquido no tiene forma, pero tiene volumen.
Los sólidos son sustancias que conservan su forma, dividiéndose en cristalinas y amorfas. Sólidos cristalinos Los cuerpos tienen una red cristalina, en cuyos nodos puede haber iones, moléculas o átomos. Oscilan en relación con posiciones de equilibrio estables. Las redes cristalinas tienen una estructura regular en todo el volumen: "orden de disposición de largo alcance".
Cuerpos amorfos conservan su forma, pero no tienen red cristalina y, como resultado, no tienen un punto de fusión pronunciado. Se denominan líquidos congelados porque, al igual que los líquidos, tienen un orden de disposición molecular de "corto alcance".
La gran mayoría de sustancias se expanden cuando se calientan. Esto se explica fácilmente desde la perspectiva de la teoría mecánica del calor, ya que al calentarse, las moléculas o átomos de una sustancia comienzan a moverse más rápido. En los sólidos, los átomos comienzan a vibrar con mayor amplitud alrededor de su posición promedio en la red cristalina y requieren más espacio libre. Como resultado, el cuerpo se expande. Asimismo, los líquidos y gases, en su mayor parte, se expanden al aumentar la temperatura debido a un aumento en la velocidad del movimiento térmico de las moléculas libres ( cm. Ley de Boyle-Marriott, Ley de Charles, Ecuación de estado de un gas ideal).
La ley básica de la expansión térmica establece que un cuerpo de tamaño lineal l en la dimensión correspondiente cuando su temperatura aumenta en Δ t se expande en una cantidad Δ l, igual a:
Δ l = αLΔ t
Dónde α - así llamado coeficiente de expansión térmica lineal. Hay fórmulas similares disponibles para calcular cambios en el área y el volumen de un cuerpo. En el caso más simple presentado, cuando el coeficiente de expansión térmica no depende ni de la temperatura ni de la dirección de expansión, la sustancia se expandirá uniformemente en todas las direcciones en estricta conformidad con la fórmula anterior.
Para los ingenieros, la expansión térmica es un fenómeno vital. Al diseñar un puente de acero sobre un río en una ciudad con clima continental, es imposible no tener en cuenta los posibles cambios de temperatura que oscilan entre -40°C y +40°C a lo largo del año. Estas diferencias provocarán un cambio en la longitud total del puente de hasta varios metros, y para que el puente no se mueva en verano y no experimente fuertes cargas de tracción en invierno, los diseñadores componen el puente a partir de secciones separadas, conectándolas con especial juntas de amortiguación térmica, que son filas de dientes que se enganchan, pero no están conectados rígidamente, que se cierran firmemente en el calor y divergen bastante en el frío. En un puente largo puede haber bastantes de estos topes.
Sin embargo, no todos los materiales, especialmente los sólidos cristalinos, se expanden uniformemente en todas las direcciones. Y no todos los materiales se expanden igualmente a diferentes temperaturas. El ejemplo más sorprendente de este último tipo es el agua. Cuando el agua se enfría, primero se contrae, como la mayoría de las sustancias. Sin embargo, desde +4°C hasta el punto de congelación de 0°C, el agua comienza a expandirse cuando se enfría y a contraerse cuando se calienta (desde el punto de vista de la fórmula anterior, podemos decir que en el rango de temperatura de 0°C a +4°C el coeficiente de expansión térmica del agua. α toma un valor negativo). Gracias a este raro efecto, los mares y océanos de la Tierra no se congelan hasta el fondo, incluso en las heladas más severas: el agua a más de +4°C se vuelve menos densa que el agua más cálida y flota hacia la superficie, desplazando al agua con una temperatura por encima de +4°C hasta el fondo.
El hecho de que el hielo tenga una densidad específica inferior a la densidad del agua es otra (aunque no relacionada con la anterior) propiedad anómala del agua, a la que debemos la existencia de vida en nuestro planeta. Si no fuera por este efecto, el hielo se hundiría hasta el fondo de los ríos, lagos y océanos, y estos, nuevamente, se congelarían hasta el fondo, matando a todos los seres vivos.
34. Leyes de los gases ideales. Ecuación de estado de un gas ideal (Mendeleev-Clapeyron). Leyes de Avogadro y Dalton.
La teoría cinética molecular utiliza el modelo de los gases ideales, en el que se considera:
1) el volumen intrínseco de las moléculas de gas es insignificante en comparación con el volumen del recipiente;
2) no existen fuerzas de interacción entre las moléculas de gas;
3) las colisiones de moléculas de gas entre sí y con las paredes del recipiente son absolutamente elásticas.
Los gases reales a bajas presiones y altas temperaturas tienen propiedades cercanas a las de un gas ideal.
Consideremos las leyes empíricas que describen el comportamiento de los gases ideales.
1. Ley de Boyle-Mariotte: para una determinada masa de gas a temperatura constante, el producto de la presión del gas por su volumen es un valor constante:
pV=const en T=const, m=const (7)
Un proceso que ocurre a temperatura constante se llama isotérmico. Una curva que representa la relación entre los valores p y V, que caracterizan las propiedades de una sustancia a temperatura constante, se llama isoterma. Las isotermas son hipérbolas ubicadas más alto cuanto mayor es la temperatura a la que ocurre el proceso (Fig. 1).
Arroz. 1. Dependencia de la presión del gas ideal del volumen a temperatura constante
2. Ley de Gay-Lussac: el volumen de una determinada masa de gas a presión constante cambia linealmente con la temperatura:
V=V 0 (1+αt) en p=const, m=const (8)
Aquí t es la temperatura en la escala Celsius, V 0 es el volumen de gas a 0 o C, α = (1/273) K -1 es el coeficiente de temperatura de expansión volumétrica del gas.
Un proceso que ocurre a presión constante y masa de gas constante se llama isobárico. Durante un proceso isobárico para un gas de una masa determinada, la relación entre volumen y temperatura es constante:
En el diagrama en coordenadas (V,t), este proceso se representa mediante una línea recta llamada isobara (Fig. 2).
Arroz. 2. Dependencia del volumen de un gas ideal de la temperatura a presión constante
3. Ley de Charles: la presión de una determinada masa de gas a un volumen constante cambia linealmente con la temperatura:
p=p 0 (1+αt) en p=const, m=const (9)
Aquí t es la temperatura en la escala Celsius, p 0 es la presión del gas a 0 o C, α = (1/273) K -1 es el coeficiente de temperatura de expansión volumétrica del gas.
Un proceso que ocurre a un volumen constante y una masa constante de gas se llama isocórico. Durante un proceso isocórico para un gas de una masa determinada, la relación entre presión y temperatura es constante:
En el diagrama de coordenadas, este proceso se representa mediante una línea recta llamada isocora (Fig. 3).
Arroz. 3. Dependencia de la presión del gas ideal de la temperatura a volumen constante
Al introducir la temperatura termodinámica T en las fórmulas (8) y (9), se puede dar una forma más conveniente a las leyes de Gay-Lussac y Charles:
V=V 0 (1+αt)=V 0 =V 0 αT (10)
p=p 0 (1+αt)=p 0 =p 0 αT (11)
Ley de Avogadro: los moles de cualquier gas a la misma temperatura y presión ocupan los mismos volúmenes.
Entonces, en condiciones normales, un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 m -3. A la misma temperatura y presión, cualquier gas contiene el mismo número de moléculas por unidad de volumen.
En condiciones normales, 1 m 3 de cualquier gas contiene la cantidad de partículas llamada número de Loschmidt:
NL = 2,68 · 10 25 m -3.
Ley de Dalton: la presión de una mezcla de gases ideales es igual a la suma de las presiones parciales p 1 , p 2 ,..., p n de los gases incluidos en ella:
p=p 1 +p 2 +....+p n
La presión parcial es la presión que crearía un gas incluido en una mezcla de gases si ocupara un volumen igual al volumen de la mezcla a la misma temperatura.
A. S. Pushkin “Eugene Onegin”. Por la mañana, Tatyana vio en la ventana un patio blanqueado, gallinas, tejados y una valla, dibujos de luces en el cristal, árboles en plata invernal...
Pregunta: ¿Qué representan desde el punto de vista de la física?
Hay patrones de luz en el cristal,
Respuesta: Cristales de agua congelada, su estado sólido.
. E. Baratynsky “Primavera”.¡Los arroyos son ruidosos! ¡Los arroyos brillan! ¡El río, rugiente, lleva sobre la cresta triunfante el hielo que levantó!
Pregunta: ¿En qué
¿Está el agua en estado de agregación?
Respuesta: Agua en estado líquido y sólido de agregación.
Las mujeres de nieve están perdiendo peso, derritiéndose. Debe ser su turno. Suenan arroyos: mensajeros de la primavera. Y despiertan la deriva del hielo. V. Kremnev.
- ¿Qué cambios se han producido en la naturaleza?
2. ¿De qué sustancia estamos hablando?
¿Qué les sucede a las moléculas de una sustancia cuando ésta se encuentra en diferentes estados de agregación?
- ¿Cuál es la velocidad de las moléculas de la sustancia?
- ¿Cuál es la distancia entre las moléculas?
- ¿Cuál es la disposición relativa de las moléculas?
- líquido
- sólido
La transición de una sustancia de sólido a líquido se llama derritiendo
El cuerpo recibe energía.
¿Cuándo comenzará el cuerpo a derretirse?
¿Cambian las moléculas de una sustancia cuando se funde?
¿Cómo cambia la temperatura de una sustancia al fundirse?
La transición de una sustancia del estado líquido al sólido se llama cristalización
El líquido libera energía.
¿Cómo cambia la energía interna de una sustancia?
¿Cómo cambia la energía de las moléculas y su disposición?
¿Cuándo comenzará el cuerpo a cristalizar?
¿Cambian las moléculas de una sustancia durante la cristalización?
¿Cómo cambia la temperatura de una sustancia durante la cristalización?
calefacción
enfriamiento
Una cantidad física que muestra cuánto calor se necesita para convertir 1 kg de una sustancia cristalina tomada en el punto de fusión en un líquido de la misma temperatura se llama calor específico de fusión.
Indicado por:
Unidad de medida:
Absorción q
Selección q
endurecimiento
derritiendo
t fusión = t solidificación
“Leyendo el gráfico”
Describe el estado inicial de la sustancia.
¿Qué transformaciones ocurren con la sustancia?
¿Qué partes del gráfico corresponden a crecimiento temperatura de la sustancia? disminuir ?
¿A qué parte de la gráfica corresponde? crecimiento¿Energía interna de la materia? disminuir ?
“Leyendo el gráfico”
¿En qué momento comenzó el proceso de fusión de la sustancia?
¿En qué momento cristalizó la sustancia?
¿Cuál es el punto de fusión de la sustancia? ¿cristalización?
¿Cuánto tiempo llevó: calentar el sólido;
fusión de una sustancia;
¿refrigeración líquida?
¡Compruébalo tú mismo!
1. Cuando un cuerpo se derrite...
a) el calor se puede absorber y liberar.
b) el calor no se absorbe ni se libera.
c) se absorbe calor.
d) se libera calor.
2. Cuando un líquido cristaliza...
a) la temperatura puede subir o bajar.
b) la temperatura no cambia.
c) la temperatura disminuye.
d) la temperatura aumenta.
3. Cuando un cuerpo cristalino se derrite...
a) la temperatura disminuye.
b) la temperatura puede subir o bajar.
c) la temperatura no cambia.
d) la temperatura aumenta.
4. Durante las transformaciones agregadas de una sustancia, el número de moléculas de una sustancia...
a) no cambia.
b) puede tanto aumentar como disminuir.
c) disminuye.
d) aumenta.
Respuesta: 1-c 2-b 3-c 4-a
Tarea:
- 3. Mi estado de ánimo en clase. Malo Bueno Excelente
La transición de una sustancia del estado líquido al gaseoso se llama vaporización
¿Cómo cambia la energía interna de una sustancia durante la vaporización?
¿Cómo cambia la energía de las moléculas y su disposición?
¿Cambian las moléculas de una sustancia durante la vaporización?
¿Cómo cambia la temperatura de una sustancia durante la vaporización?
La transición de una sustancia del estado gaseoso al estado líquido se llama condensación
¿Cómo cambia la energía interna de una sustancia durante la condensación?
¿Cómo cambia la energía de las moléculas y su disposición?
¿Cambian las moléculas de una sustancia durante la condensación?
La evaporación es la formación de vapor que se produce en la superficie de un líquido.
1. ¿Qué moléculas abandonan el líquido durante la evaporación?
2. ¿Cómo cambia la energía interna de un líquido durante la evaporación?
3. ¿A qué temperatura puede ocurrir la evaporación?
4. ¿Cómo cambia la masa de un líquido durante la evaporación?
Explicar por qué:
¿Se evaporó más rápido el agua del platillo?
¿Se ha alterado el equilibrio de la balanza?
Después de unos días, los niveles de diferentes líquidos se volvieron diferentes.
Explicar
¿Cómo ocurrirá la evaporación si el viento sopla sobre el líquido?
¿Por qué el agua se evapora más rápido de un plato que de un bol?
1. ¿Qué se forma en las paredes de un frasco si permanece con agua durante mucho tiempo?
2. ¿Qué hay en estas burbujas?
3. La superficie de las burbujas es también la superficie del líquido. ¿Qué pasará desde la superficie dentro de las burbujas?
Comparar procesos evaporación y ebullición
evaporación
1. ¿En qué parte del líquido se produce la vaporización?
2. ¿Qué cambios en la temperatura del líquido ocurren durante el proceso de vaporización?
3. ¿Cómo cambia la energía interna de un líquido durante la vaporización?
4. ¿Qué determina la velocidad del proceso?
Trabajo de gas y vapor durante la expansión.
1. ¿Por qué a veces la tapa de la tetera rebota cuando hierve agua?
2. Cuando el vapor empuja la tapa de la tetera, ¿qué hace?
3. ¿Qué transformaciones de energía ocurren cuando la tapa rebota?
Hielo seco
Cuando se quema carbón, puede quedar semi-
No hace calor, sino más bien frío. Para ello, se quema carbón en calderas, el humo resultante se limpia y se captura en él. dióxido de carbono. Se enfría y se comprime a una presión de 7*10 6 Pa. Resulta dióxido de carbono líquido. Se almacena en cilindros de paredes gruesas.
Cuando se abre el grifo, el dióxido de carbono líquido se expande bruscamente y se enfría, convirtiéndose en duro
Soplo dióxido de carbono - "hielo seco".
Bajo la influencia del calor, los copos de hielo seco se convierten inmediatamente en gas, sin pasar por el estado líquido.
no puede estar en estado sólido
en t por encima de 0 0 C.
El físico inglés Bridgman.
dijo eso agua bajo presión p ~
2*10 9 Pa sigue firme incluso con
t = 76 0 C. Este es el llamado “go-
hielo caliente - 5". no puedes recogerlo
por favor, sobre las propiedades de esta variedad
Las propiedades del hielo se conocieron indirectamente.
El “hielo caliente” es más denso que el agua (1050
kg/m 3), se hunde en el agua.
Hoy en día, más de 10 diferentes
vistas de hielo con increíbles
La transición de una sustancia de un estado cristalino sólido a un estado líquido se llama derritiendo. Para fundir un cuerpo cristalino sólido es necesario calentarlo a una determinada temperatura, es decir, suministrar calor.La temperatura a la que se funde una sustancia se llamapunto de fusión de la sustancia.
El proceso inverso (la transición de un estado líquido a un estado sólido) ocurre cuando la temperatura disminuye, es decir, se elimina el calor. La transición de una sustancia del estado líquido al sólido se llamaendurecimiento , o cristallizacion . La temperatura a la que cristaliza una sustancia se llamatemperatura del cristalciones .
La experiencia demuestra que cualquier sustancia cristaliza y se funde a la misma temperatura.
La figura muestra una gráfica de la temperatura de un cuerpo cristalino (hielo) versus el tiempo de calentamiento (desde el punto A al punto D) y tiempo de enfriamiento (desde el punto D al punto k). Muestra el tiempo en el eje horizontal y la temperatura en el eje vertical.
El gráfico muestra que la observación del proceso comenzó desde el momento en que la temperatura del hielo era de -40 °C, o, como dicen, la temperatura en el momento inicial del tiempo. tcomienzo= -40 °C (punto A en el gráfico). Con mayor calentamiento, la temperatura del hielo aumenta (en el gráfico esta es la sección AB). La temperatura aumenta hasta 0 °C, el punto de fusión del hielo. A 0°C, el hielo comienza a derretirse y su temperatura deja de subir. Durante todo el tiempo de fusión (es decir, hasta que se derrita todo el hielo), la temperatura del hielo no cambia, aunque el quemador continúa ardiendo y, por tanto, se suministra calor. El proceso de fusión corresponde a la sección horizontal del gráfico. Sol . Sólo después de que todo el hielo se haya derretido y se haya convertido en agua, la temperatura comienza a subir nuevamente (sección CD). Después de que la temperatura del agua alcanza los +40 °C, se apaga el quemador y el agua comienza a enfriarse, es decir, se elimina el calor (para ello, se puede colocar un recipiente con agua en otro recipiente más grande con hielo). La temperatura del agua comienza a disminuir (sección Delaware). Cuando la temperatura alcanza los 0 °C, la temperatura del agua deja de disminuir, a pesar de que todavía se elimina calor. Este es el proceso de cristalización del agua - formación de hielo (sección horizontal E.F.). Hasta que toda el agua se convierta en hielo, la temperatura no cambiará. Sólo después de esto la temperatura del hielo comienza a disminuir (sección FK).
La apariencia del gráfico considerado se explica a continuación. Ubicación en AB Debido al calor aportado, la energía cinética media de las moléculas de hielo aumenta y su temperatura aumenta. Ubicación en Sol toda la energía recibida por el contenido del matraz se gasta en la destrucción de la red cristalina de hielo: la disposición espacial ordenada de sus moléculas se reemplaza por una desordenada, la distancia entre las moléculas cambia, es decir Las moléculas se reorganizan de tal manera que la sustancia se vuelve líquida. La energía cinética promedio de las moléculas no cambia, por lo que la temperatura permanece sin cambios. Un mayor aumento de la temperatura del agua helada fundida (en la zona CD) significa un aumento de la energía cinética de las moléculas de agua debido al calor aportado por el quemador.
Al enfriar agua (sección Delaware) se le quita parte de la energía, las moléculas de agua se mueven a velocidades más bajas, su energía cinética promedio cae: la temperatura disminuye, el agua se enfría. A 0°C (sección horizontal E.F.) las moléculas comienzan a alinearse en un orden determinado, formando una red cristalina. Hasta que se complete este proceso, la temperatura de la sustancia no cambiará, a pesar de que se elimine el calor, lo que significa que al solidificarse, el líquido (agua) libera energía. Esta es exactamente la energía que absorbió el hielo, convirtiéndose en líquido (sección Sol). La energía interna de un líquido es mayor que la de un sólido. Durante la fusión (y cristalización), la energía interna del cuerpo cambia abruptamente.
Los metales que se funden a temperaturas superiores a 1650 ºС se llaman refractario(titanio, cromo, molibdeno, etc.). El tungsteno tiene el punto de fusión más alto entre ellos: alrededor de 3400 ° C. Los metales refractarios y sus compuestos se utilizan como materiales resistentes al calor en la construcción de aviones, la tecnología espacial y de cohetes y la energía nuclear.
Destaquemos una vez más que al fundirse, una sustancia absorbe energía. Durante la cristalización, por el contrario, lo libera al medio ambiente. Al recibir una cierta cantidad de calor liberado durante la cristalización, el medio se calienta. Esto es bien conocido por muchas aves. No es de extrañar que se los pueda ver en invierno, en un clima helado, sentados sobre el hielo que cubre ríos y lagos. Debido a la liberación de energía cuando se forma el hielo, el aire sobre él es varios grados más cálido que el de los árboles del bosque, y los pájaros se aprovechan de esto.
Fusión de sustancias amorfas.
Disponibilidad de un determinado puntos de fusión- Ésta es una característica importante de las sustancias cristalinas. Es por esta característica que se pueden distinguir fácilmente de los cuerpos amorfos, que también se clasifican como sólidos. Entre ellos se encuentran, en particular, el vidrio, las resinas muy viscosas y los plásticos.
Sustancias amorfas(a diferencia de los cristalinos) no tienen un punto de fusión específico: no se derriten, sino que se ablandan. Cuando se calienta, un trozo de vidrio, por ejemplo, primero se vuelve blando y duro, se puede doblar o estirar fácilmente; a mayor temperatura, la pieza comienza a cambiar de forma bajo la influencia de su propia gravedad. A medida que se calienta, la masa espesa y viscosa toma la forma del recipiente en el que se encuentra. Esta masa es primero espesa, como miel, luego como crema agria y finalmente se vuelve casi el mismo líquido de baja viscosidad que el agua. Sin embargo, aquí es imposible indicar una determinada temperatura de transición de un sólido a un líquido, ya que no existe.
Las razones de esto radican en la diferencia fundamental entre la estructura de los cuerpos amorfos y la estructura de los cristalinos. Los átomos de los cuerpos amorfos están dispuestos al azar. Los cuerpos amorfos se parecen a los líquidos en su estructura. Ya en el vidrio macizo, los átomos están dispuestos al azar. Esto significa que aumentar la temperatura del vidrio sólo aumenta el rango de vibraciones de sus moléculas, dándoles gradualmente una libertad de movimiento cada vez mayor. Por lo tanto, el vidrio se ablanda gradualmente y no presenta una transición brusca "sólido-líquido", característica de la transición de la disposición de las moléculas en un orden estricto a una desordenada.
Calor de fusión.
Calor de fusión- esta es la cantidad de calor que se debe impartir a una sustancia a presión constante y temperatura constante igual al punto de fusión para transformarla completamente de un estado sólido cristalino a líquido. El calor de fusión es igual a la cantidad de calor que se libera durante la cristalización de una sustancia desde el estado líquido. Durante la fusión, todo el calor suministrado a una sustancia se destina a aumentar la energía potencial de sus moléculas. La energía cinética no cambia ya que la fusión se produce a temperatura constante.
Al estudiar experimentalmente la fusión de varias sustancias de la misma masa, se puede observar que se requieren diferentes cantidades de calor para transformarlas en líquido. Por ejemplo, para derretir un kilogramo de hielo, es necesario gastar 332 J de energía y para derretir 1 kg de plomo, 25 kJ.
La cantidad de calor liberada por el cuerpo se considera negativa. Por lo tanto, al calcular la cantidad de calor liberado durante la cristalización de una sustancia con una masa metro, debes usar la misma fórmula, pero con un signo menos:
Calor de combustión.
Calor de combustión(o valor calorífico, contenido calórico) es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa del combustible.
Para calentar cuerpos se suele utilizar la energía liberada durante la combustión de combustible. El combustible convencional (carbón, petróleo, gasolina) contiene carbono. Durante la combustión, los átomos de carbono se combinan con los átomos de oxígeno del aire para formar moléculas de dióxido de carbono. La energía cinética de estas moléculas resulta ser mayor que la de las partículas originales. El aumento de la energía cinética de las moléculas durante la combustión se denomina liberación de energía. La energía liberada durante la combustión completa de un combustible es el calor de combustión de este combustible.
El calor de combustión del combustible depende del tipo de combustible y de su masa. Cuanto mayor sea la masa del combustible, mayor será la cantidad de calor liberada durante su combustión completa.
La cantidad física que muestra cuánto calor se libera durante la combustión completa de un combustible que pesa 1 kg se llama Calor específico de combustión del combustible.El calor específico de combustión se designa con la letraqy se mide en julios por kilogramo (J/kg).
cantidad de calor q liberado durante la combustión metro Los kg de combustible están determinados por la fórmula:
Para encontrar la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de un combustible de masa arbitraria, el calor específico de combustión de este combustible debe multiplicarse por su masa.
