מה קורה למולקולות של חומר כאשר החומר נמצא במצבי צבירה שונים? מהי מהירות המולקולות של החומר? מה המרחק ביניהם. שינוי במצב הצבירה של חומר

מה קורה למולקולות של חומר כאשר החומר
האם זה במצבי צבירה שונים?
מהי מהירות המולקולות של החומר?
מה המרחק בין המולקולות?
איך זה מרגיש הסדר הדדימולקולות?

גַז
נוזל

קָשֶׁה
גוּף

העברת חומר מ מצב מוצקלתוך נוזל
שנקרא התכה
לגוף ניתנת אנרגיה
חומרים?
שֶׁלָהֶם
מקום?
מתי הגוף יתחיל להמיס?
כאשר נמס?
כאשר נמס?

העברת חומר מ מצב נוזלילתוך מוצק
שנקרא התגבשות
נוזל משחרר אנרגיה
איך זה משתנה אנרגיה פנימית
חומרים?
מקום?
מתי הגוף יתחיל להתגבש?
האם המולקולות של חומר משתנות?
בזמן התגבשות?
כיצד משתנה הטמפרטורה של חומר?
בזמן התגבשות?

כמות פיסית, מראה כמה חום
נדרש להמיר 1 ק"ג חומר גבישי, נלקח
בנקודת ההיתוך, לתוך נוזל באותה טמפרטורה, נקרא
חום היתוך ספציפי

יחידת מידה:
י
ק"ג
מסומן על ידי:
, t C
3ט
2ט
1ט
קליטה ש
בחירה ש
מ 
ש
הַתָכָה
מ 
ש
הִתקַשׁוּת
הַסָקָה
t נמס = t התמצקות
O
איקס
ל
א
ו
ד
, tmin
ה
נ
ו
ה

"קורא את התרשים"
איזה חלק בגרף מתאים לעלייה באנרגיה הפנימית
אילו חלקים בגרף תואמים לעלייה בטמפרטורה
תאר את המצב ההתחלתי
אילו טרנספורמציות מתרחשות עם החומר?
חומרים? לְהַקְטִין?
חומרים? לְהַקְטִין?
חומרים
1
3
2
4

"קורא את התרשים"
באיזו נקודת זמן החל תהליך ההתכה של החומר?
באיזו נקודת זמן החומר התגבש?
מהי נקודת ההתכה של החומר? הִתגַבְּשׁוּת?
כמה זמן זה נמשך: חימום מוצק;
התכה של חומר;
קירור נוזלי?

בדוק את עצמך!
1. כשגוף נמס...
א) חום יכול להיספג וגם להשתחרר.
ב) חום לא נספג או משתחרר.
ג) חום נספג.
ד) משתחרר חום.
2. כשנוזל מתגבש...
א) הטמפרטורה יכולה לעלות או לרדת.
ב) הטמפרטורה לא משתנה.
ג) הטמפרטורה יורדת.
ד) הטמפרטורה עולה.
3. בעת ההמסה גוף גבישי...
א) הטמפרטורה יורדת.
ב) הטמפרטורה יכולה לעלות או לרדת.
ג) הטמפרטורה לא משתנה.
ד) הטמפרטורה עולה.
4. במהלך טרנספורמציות מצטברות של חומר, מספר המולקולות של חומר...
א) לא משתנה.
ב) יכול גם להגדיל וגם להקטין.
ג) יורד.
ד) עולה.
תשובה: 1c 2b 3c 4a

המעבר של חומר ממצב נוזלי ל
גז נקרא אידוי
כיצד משתנה האנרגיה הפנימית?
חומרים במהלך אידוי?
כיצד משתנה האנרגיה של מולקולות ו
המיקום שלהם?
האם המולקולות של חומר משתנות?
במהלך יצירת קיטור?
כיצד משתנה הטמפרטורה?
חומרים במהלך אידוי?

העברת חומר מ מצב גזילתוך נוזל
שנקרא עיבוי
כיצד משתנה האנרגיה הפנימית?
חומרים במהלך עיבוי?
כיצד משתנה האנרגיה של מולקולות ו
המיקום שלהם?
האם המולקולות של חומר משתנות?
בזמן עיבוי?

אידוי - אידוי,
שמקורו מפני השטח של נוזל
1. אילו מולקולות יוצאות מהנוזל
על ידי אידוי?
2. איך משתנה האנרגיה הפנימית
נוזל בזמן אידוי?
3. באיזו טמפרטורה יכול
האם מתרחש אידוי?
4. איך מסת הנוזל משתנה מתי
אידוי?

הסבר מדוע:
האם המים מהצלחת התאדו מהר יותר?
האם הופר איזון המאזניים?
לאחר כמה ימים הרמה של שונה
הנוזלים הפכו שונים.

להסביר
איך יתרחש אידוי אם
האם הרוח תנשב על הנוזל?
מדוע מים מתאדים מהר יותר מצלחת מאשר מקערה?

רְתִיחָה
1. מה נוצר על קירות הצנצנת אם זה
כמה זמן זה ישב עם מים?
2. מה יש בבועות האלה?
3. משטח בועות בו זמנית
הוא פני השטח של הנוזל. מה יקרה
להתרחש מהמשטח בתוך הבועות?
רְתִיחָה

קרח חם
אנחנו רגילים לחשוב שהמים
לא יכול להיות במצב מוצק
ב-t מעל 0 0С.
פיזיקאי אנגלי ברידג'מן
אמר שהמים בלחץ p ~
2*109 Pa נשאר מוצק גם ב
t = 76 0С. זה מה שנקרא "לך"
קרח חם 5". אל תרים את זה
בבקשה, על המאפיינים של מגוון זה
תכונות הקרח נלמדו בעקיפין.
"קרח חם" צפוף יותר ממים (1050
ק"ג/מ"ק), הוא שוקע במים.
היום יותר מ-10 שונים
מראות של קרח עם מדהים
איכויות.
קרח יבש
כששורפים פחם, זה יכול להיות
זה לא חם, אלא קר למדי. ל
הפחם הזה נשרף בדודים,
העשן שנוצר מטוהר ו
נתפס בו פחמן דו חמצני.
זה מקורר ודחוס ל
לחץ 7*106 Pa. מתברר
פחמן דו חמצני נוזלי. זה מאוחסן ב
צילינדרים בעלי דופן עבה.
בעת פתיחת הברז, נוזל
פחמן דו חמצני מתרחב בחדות ו
מתקרר, הופך למוצק
אני נושף פחמן דו חמצני - "קרח יבש".
מושפע מחום הדגנים
קרח יבש הופך מיד לגז,
עוקף את המצב הנוזלי.

דֶגֶם גז אידיאלי, המשמש בתיאוריה הקינטית המולקולרית של גזים, מאפשר לתאר את התנהגותם של גזים אמיתיים נדירים בשעה מספקת טמפרטורה גבוההו לחצים נמוכים. כאשר גוזרים את משוואת המצב עבור גז אידיאלי, גדלים של מולקולות והאינטראקציות ביניהן מוזנחים. עלייה בלחץ מביאה לירידה במרחק הממוצע בין מולקולות, ולכן יש צורך לקחת בחשבון את נפח המולקולות ואת האינטראקציה ביניהן. אז, ב 1 מ' 3 של גז ב תנאים רגיליםמכיל 2.68 × 10 25 מולקולות, תופסות נפח של כ-10 -4 מ"ר (רדיוס המולקולה הוא כ-10 -10 מ'), שניתן להזניח בהשוואה לנפח הגז (1 מ"ר). בלחץ של 500 MPa (1 atm = 101.3 kPa), נפח המולקולות יהיה כבר חצי מהנפח הכולל של הגז. לפיכך, מתי לחצים גבוהיםו טמפרטורות נמוכותדגם הגז האידיאלי שצוין אינו מתאים.

על ידי תיקון גזים אמיתיים- יש לקחת בחשבון גזים שתכונותיהם תלויות באינטראקציה של מולקולות כוח אינטראקציה בין מולקולרית. הם מופיעים במרחקים של 10-9 מ' ופוחתים במהירות עם הגדלת המרחק בין המולקולות. כוחות כאלה נקראים משחק קצר.

כרעיונות על מבנה האטום ו מכניקה קוואנטית, נמצא כי חומרים פועלים בו זמנית בין מולקולות כוחות מושכים ודוחים.באיור. 88, אנתונה התלות האיכותית של כוחות האינטראקציה הבין-מולקולרית במרחק רבין מולקולות, איפה ועל ו ו n הם כוחות הדחייה והמשיכה, בהתאמה, א F-התוצאה שלהם. כוחות דוחה נחשבים חִיוּבִי,וחוזק משיכה הדדית - שלילי.

על מרחק r=r 0 כוח כתוצאה F= 0, הָהֵן. כוחות המשיכה והדחייה מאזנים זה את זה. אז המרחק ר 0 מתאים למרחק שיווי המשקל בין המולקולות שבהן הן יהיו בהעדר תנועה תרמית. בְּ ר< ר 0 כוחות דוחה מנצחים ( F> 0), בְּ- ר>ר 0 - כוחות משיכה ( ו<0). במרחקים ר> 10 -9 מ' אין כמעט כוחות אינטראקציה בין מולקולריים ( ו®0).

עבודה יסודית dAכוח ועם הגדלת המרחק בין מולקולות ב-d רמתרחשת על ידי הפחתת האנרגיה הפוטנציאלית ההדדית של המולקולות, כלומר.

(60.1)

מניתוח התלות האיכותית של האנרגיה הפוטנציאלית של אינטראקציה של מולקולות על המרחק ביניהן (איור 88, ב)מכאן נובע שאם המולקולות ממוקמות במרחק אחד מהשני שבו לא פועלים כוחות אינטראקציה בין מולקולריים ( ר®¥), ואז P=0. עם הגישה ההדרגתית של מולקולות ביניהן, מופיעים כוחות משיכה ( ו<0), которые совершают положительную работу (dA=Fד ר> 0). לאחר מכן, לפי (60.1), אנרגיה פוטנציאליתהאינטראקציה פוחתת ומגיעה למינימום ב ר=ר 0 . בְּ ר<ר 0 יורד רכוחות דוחה ( ו>0) גדלים בחדות והעבודה שנעשתה נגדם שלילית ( dA=Fד ר<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 (ר=ר 0) בעל אנרגיה פוטנציאלית מינימלית.

הקריטריון למצבי צבירה שונים של חומר הוא היחס בין הערכים של P min ו kT. P min - האנרגיה הפוטנציאלית הנמוכה ביותר של אינטראקציה בין מולקולות - קובעת את העבודה שצריך לעשות נגד כוחות המשיכה כדי להפריד מולקולות שנמצאות בשיווי משקל ( ר=ר 0); kTקובע פי שניים מהאנרגיה הממוצעת לדרגת חופש של תנועה כאוטית (תרמית) של מולקולות.

אם P min<<kT, אז החומר נמצא במצב גז, שכן התנועה התרמית האינטנסיבית של מולקולות מונעת חיבור של מולקולות שהתקרבו למרחק ר 0, כלומר ההסתברות להיווצרות אגרגטים ממולקולות היא די קטנה. אם P min >> kT, אז החומר נמצא במצב מוצק, שכן המולקולות, הנמשכות זו לזו, אינן יכולות להתרחק למרחקים משמעותיים ולנוע סביב עמדות שיווי משקל שנקבעות לפי המרחק ר 0 . אם П דקות » kT, אז החומר נמצא במצב נוזלי, שכן כתוצאה מתנועה תרמית המולקולות נעות בחלל, מחליפות מקומות, אך אינן מתפצלות למרחק העולה על ר 0 .

לפיכך, כל חומר, בהתאם לטמפרטורה, יכול להיות במצב צבירה גזי, נוזלי או מוצק, וטמפרטורת המעבר ממצב צבירה אחד לאחר תלויה בערך של P min עבור חומר נתון. לדוגמה, עבור גזים אינרטיים P min קטן, אבל עבור מתכות הוא גדול, ולכן בטמפרטורות רגילות (חדר) הם נמצאים במצב גזי ומוצק, בהתאמה.

עקרונות בסיסיים של תיאוריה קינטית מולקולרית:

כל החומרים מורכבים ממולקולות, והמולקולות מורכבות מאטומים,

אטומים ומולקולות נמצאים בתנועה מתמדת,

· ישנם כוחות משיכה ודחייה בין מולקולות.

IN גזיםמולקולות נעות בצורה כאוטית, המרחקים בין מולקולות גדולים, הכוחות המולקולריים קטנים, הגז תופס את כל הנפח המסופק לו.

IN נוזליםמולקולות מסודרות בצורה מסודרת רק במרחקים קצרים, ובמרחקים גדולים מופר הסדר (הסימטריה) של הסידור - "סדר לטווח קצר". כוחות המשיכה המולקולרית שומרים על מולקולות קרובות זו לזו. התנועה של מולקולות היא "קפיצה" ממצב יציב אחד למשנהו (בדרך כלל בתוך שכבה אחת. תנועה זו מסבירה את הנזילות של נוזל. לנוזל אין צורה, אבל יש לו נפח.

מוצקים הם חומרים השומרים על צורתם, מחולקים לגבישים ואמורפיים. מוצקים גבישייםלגופים יש סריג קריסטל, שבצמתים שלו עשויים להיות יונים, מולקולות או אטומים. הם מתנדנדים ביחס למיקומי שיווי משקל יציבים.. לרשתות קריסטל יש מבנה קבוע לאורך כל הנפח - "סדר ארוך טווח" של סידור.

גופים אמורפייםלשמור על צורתם, אבל אין להם סריג קריסטלוכתוצאה מכך, אין להם נקודת התכה בולטת. הם נקראים נוזלים קפואים, שכן להם, כמו נוזלים, יש סדר "קצר" של סידור מולקולרי.

רובם המכריע של החומרים מתרחבים בעת חימום. זה מוסבר בקלות מנקודת המבט של התיאוריה המכנית של חום, שכן בעת ​​חימום, המולקולות או האטומים של חומר מתחילים לנוע מהר יותר. במוצקים, אטומים מתחילים לרטוט עם משרעת גדולה יותר סביב מיקומם הממוצע בסריג הגביש, והם דורשים יותר מקום פנוי. כתוצאה מכך, הגוף מתרחב. כמו כן, נוזלים וגזים, לרוב, מתרחבים עם עליית הטמפרטורה עקב עלייה במהירות התנועה התרמית של מולקולות חופשיות ( ס"מ.חוק בויל-מריוט, חוק צ'ארלס, משוואת מצב של גז אידיאלי).

החוק הבסיסי של התפשטות תרמית קובע שגוף בעל גודל ליניארי לבממד המתאים כאשר הטמפרטורה שלו עולה ב- Δ טמתרחב בכמות Δ ל, שווה ל:

Δ ל = αLΔ ט

איפה α - מה שנקרא מקדם התפשטות תרמית ליניארית.נוסחאות דומות זמינות לחישוב שינויים בשטח ובנפח של גוף. במקרה הפשוט ביותר המוצג, כאשר מקדם ההתפשטות התרמית אינו תלוי לא בטמפרטורה או בכיוון ההתפשטות, החומר יתרחב באופן אחיד לכל הכיוונים בהתאם לנוסחה לעיל.

עבור מהנדסים, התפשטות תרמית היא תופעה חיונית. כאשר מתכננים גשר פלדה על פני נהר בעיר עם אקלים יבשתי, אי אפשר שלא לקחת בחשבון שינויי טמפרטורה אפשריים הנעים בין -40°C ל-+40°C לאורך כל השנה. הבדלים כאלה יגרמו לשינוי באורך הכולל של הגשר עד למספר מטרים, וכדי שהגשר לא יתגבש בקיץ ולא יחווה עומסי מתיחה חזקים בחורף, מתכננים מרכיבים את הגשר מקטעים נפרדים, ומחברים ביניהם עם מיוחד מפרקי חיץ תרמיים, שהן שורות של שיניים שמתחברות, אך אינן מחוברות בצורה נוקשה, שנסגרות בחוזקה בחום ומתפצלות די רחב בקור. על גשר ארוך עשויים להיות לא מעט מהמאגרים הללו.

עם זאת, לא כל החומרים, במיוחד מוצקים גבישיים, מתרחבים באופן אחיד לכל הכיוונים. ולא כל החומרים מתרחבים באותה מידה בטמפרטורות שונות. הדוגמה הבולטת ביותר מהסוג האחרון היא מים. כשהמים מתקררים, הם תחילה מתכווצים, כמו רוב החומרים. עם זאת, מ-+4°C לנקודת הקיפאון של 0°C, המים מתחילים להתרחב כשהם מתקררים ומתכווצים בחימום (מנקודת המבט של הנוסחה לעיל, ניתן לומר שבטווח הטמפרטורות שבין 0°C עד +4°C המקדם של מי התפשטות תרמית α לוקח ערך שלילי). הודות להשפעה הנדירה הזו, הימים והאוקיינוסים של כדור הארץ אינם קופאים לקרקעית אפילו בכפור הקשה ביותר: מים קרים מ-4 מעלות צלזיוס הופכים פחות צפופים ממים חמים יותר וצפים אל פני השטח, מחליפים מים עם טמפרטורה מעל +4°C לתחתית.

העובדה שלקרח יש צפיפות ספציפית נמוכה מצפיפות המים היא תכונה חריגה נוספת (אם כי לא קשורה לקודמתה) של מים, לה אנו חבים את קיומם של חיים על הפלנטה שלנו. אלמלא ההשפעה הזו, הקרח היה שוקע לקרקעיתם של נהרות, אגמים ואוקיינוסים, והם, שוב, היו קופאים לקרקעית, והורגים את כל היצורים החיים.

34. חוקי גז אידיאליים. משוואת המצב של גז אידיאלי (מנדלייב-קלפיירון). חוקי אבוגדרו ודלטון.

התיאוריה הקינטית המולקולרית משתמשת במודל הגז האידיאלי, שבו הוא נחשב:
1) הנפח הפנימי של מולקולות הגז זניח בהשוואה לנפח המיכל;
2) אין כוחות אינטראקציה בין מולקולות גז;
3) התנגשויות של מולקולות גז זו בזו ובדפנות הכלי הן אלסטיות לחלוטין.

גזים אמיתיים בלחצים נמוכים וטמפרטורות גבוהות קרובים בתכונותיהם לגז אידיאלי.

הבה נבחן את החוקים האמפיריים המתארים את התנהגותם של גזים אידיאליים.

1. חוק בויל-מריוט: עבור מסה נתונה של גז בטמפרטורה קבועה, המכפלה של לחץ הגז ונפחו הוא ערך קבוע:

pV=const ב-T=const, m=const (7)

תהליך המתרחש בטמפרטורה קבועה נקרא איזותרמי. עקומה המתארת ​​את הקשר בין הערכים p ו-V, המאפיינים את תכונותיו של חומר בטמפרטורה קבועה, נקראת איזותרמית. איזותרמיות הן היפרבולות הממוקמות גבוה יותר, ככל שהטמפרטורה בה מתרחש התהליך גבוהה יותר (איור 1).

אורז. 1. תלות של לחץ גז אידיאלי בנפח בטמפרטורה קבועה

2. חוק Gay-Lussac: נפח מסה נתונה של גז בלחץ קבוע משתנה באופן ליניארי עם הטמפרטורה:

V=V 0 (1+αt) ב-p=const, m=const (8)

כאן t היא הטמפרטורה בסולם צלזיוס, V 0 הוא נפח הגז ב-0 o C, α = (1/273) K -1 הוא מקדם הטמפרטורה של ההתפשטות הנפחית של הגז.

תהליך המתרחש בלחץ קבוע ובמסת גז קבועה נקרא איזובארי. במהלך תהליך איזוברי עבור גז במסה נתונה, היחס בין נפח לטמפרטורה קבוע:

בתרשים בקואורדינטות (V,t), תהליך זה מתואר על ידי קו ישר הנקרא איזובר (איור 2).

אורז. 2. תלות של נפח גז אידיאלי בטמפרטורה בלחץ קבוע

3. חוק צ'ארלס: הלחץ של מסה נתונה של גז בנפח קבוע משתנה באופן ליניארי עם הטמפרטורה:

p=p 0 (1+αt) ב-p=const, m=const (9)

כאן t היא הטמפרטורה בסולם צלזיוס, p 0 הוא לחץ הגז ב-0 o C, α = (1/273) K -1 הוא מקדם הטמפרטורה של ההתפשטות הנפחית של הגז.

תהליך המתרחש בנפח קבוע ובמסה קבועה של גז נקרא איזוכורי. במהלך תהליך איזוכורי עבור גז במסה נתונה, היחס בין לחץ לטמפרטורה קבוע:

בתרשים בקואורדינטות תהליך זה מתואר על ידי קו ישר הנקרא איזוכור (איור 3).

אורז. 3. תלות של לחץ גז אידיאלי בטמפרטורה בנפח קבוע

על ידי הצגת הטמפרטורה התרמודינמית T בנוסחאות (8) ו-(9), ניתן לתת לחוקים של גיי-לוסאק וצ'ארלס צורה נוחה יותר:

V=V 0 (1+αt)=V 0 =V 0 αT (10)
p=p 0 (1+αt)=p 0 =p 0 αT (11)

חוק אבוגדרו: שומות של כל גזים באותה טמפרטורה ולחץ תופסות את אותם נפחים.

אז, בתנאים רגילים, שומה אחת מכל גז תופסת נפח של 22.4 מ -3. באותה טמפרטורה ולחץ, כל גז מכיל את אותו מספר של מולקולות ליחידת נפח.

בתנאים רגילים, 1 מ"ק מכל גז מכיל את מספר החלקיקים הנקראים מספר לושמידט:

N L =2.68·10 25 מ' -3.

חוק דלתון: הלחץ של תערובת גזים אידיאליים שווה לסכום הלחצים החלקיים p 1 , p 2 ,..., p n של הגזים הכלולים בו:

p=p 1 +p 2 +....+p n

לחץ חלקי הוא הלחץ שגז הכלול בתערובת גז היה יוצר אם היה תופס נפח השווה לנפח התערובת באותה טמפרטורה.

א.ס. פושקין "יוג'ין אונייגין". בבוקר ראתה טטיאנה חצר מלובנת בחלון, תרנגולות, גגות וגדר, דוגמאות אור על הזכוכית, עצים בכסף חורפי...

שאלה: מה הם מייצגים מנקודת המבט של הפיזיקה?

יש דוגמאות אור על הזכוכית,

תשובה: גבישים של מים קפואים, מצבם המוצק.

. א' בארטינסקי "אביב".הנחלים רועשים! הנחלים זורחים! הנהר שואג נושא על רכס הניצחון את הקרח שהעלה!

שאלה: במה

האם מים נמצאים במצב צבירה?

תשובה: מים במצב צבירה נוזלי ומוצק.

נשות שלג מאבדות משקל, נמסות. זה חייב להיות תורם. נחלים מצלצלים - שליחי אביב. והם מעירים את סחף הקרח. ו' קרמנייב.

• אילו שינויים חלו בטבע?

2. על איזה חומר אנחנו מדברים?

מה קורה למולקולות של חומר כאשר החומר נמצא במצבי צבירה שונים?

• מהי מהירות המולקולות של החומר?
• מה המרחק בין המולקולות?
• מה הסידור היחסי של המולקולות?

• נוזל

• מוצק

המעבר של חומר ממוצק לנוזל נקרא הַתָכָה

לגוף ניתנת אנרגיה

מתי הגוף יתחיל להמיס?

האם המולקולות של חומר משתנות כאשר הוא נמס?

כיצד משתנה הטמפרטורה של חומר בעת ההמסה?

המעבר של חומר ממצב נוזלי למצב מוצק נקרא הִתגַבְּשׁוּת

נוזל משחרר אנרגיה

כיצד משתנה האנרגיה הפנימית של חומר?

כיצד משתנים האנרגיה של מולקולות וסידורן?

מתי הגוף יתחיל להתגבש?

האם המולקולות של חומר משתנות במהלך ההתגבשות?

כיצד משתנה הטמפרטורה של חומר במהלך התגבשות?

הַסָקָה

הִתקָרְרוּת

כמות פיזיקלית המראה כמה חום נדרש כדי להמיר 1 ק"ג של חומר גבישי שנלקח בנקודת ההיתוך לנוזל באותה טמפרטורה נקראת חום היתוך ספציפי

מסומן על ידי:

יחידת מידה:

קְלִיטָה ש

בְּחִירָה ש

הִתקַשׁוּת

הַתָכָה

t נמס = t התמצקות

"קורא את התרשים"

תאר את המצב ההתחלתי של החומר

אילו טרנספורמציות מתרחשות עם החומר?

לאילו חלקים בגרף מתאימים צְמִיחָהטמפרטורה של החומר? לְהַקְטִין ?

לאיזה חלק בגרף מתאים צְמִיחָהאנרגיה פנימית של חומר? לְהַקְטִין ?

"קורא את התרשים"

באיזו נקודת זמן החל תהליך ההתכה של החומר?

באיזו נקודת זמן החומר התגבש?

מהי נקודת ההתכה של החומר? הִתגַבְּשׁוּת?

כמה זמן זה לקח: חימום המוצק;

התכה של חומר;

קירור נוזלי?

בדוק את עצמך!

1. כשגוף נמס...

א) חום יכול להיספג וגם להשתחרר.

ב) חום לא נספג או משתחרר.

ג) חום נספג.

ד) משתחרר חום.

2. כשנוזל מתגבש...

א) הטמפרטורה יכולה לעלות או לרדת.

ב) הטמפרטורה לא משתנה.

ג) הטמפרטורה יורדת.

ד) הטמפרטורה עולה.

3. כאשר גוף גבישי נמס...

א) הטמפרטורה יורדת.

ב) הטמפרטורה יכולה גם לעלות וגם לרדת.

ג) הטמפרטורה לא משתנה.

ד) הטמפרטורה עולה.

4. במהלך טרנספורמציות מצטברות של חומר, מספר המולקולות של חומר...

א) לא משתנה.

ב) יכול גם להגדיל וגם להקטין.

ג) יורד.

ד) עולה.

תשובה: 1-c 2-b 3-c 4-a

שיעורי בית:

• 3. מצב הרוח שלי בכיתה. רע טוב מצוין

המעבר של חומר מנוזל למצב גזי נקרא הִתאַדוּת

כיצד משתנה האנרגיה הפנימית של חומר במהלך האידוי?

כיצד משתנים האנרגיה של מולקולות וסידורן?

האם המולקולות של חומר משתנות במהלך האידוי?

כיצד משתנה הטמפרטורה של חומר במהלך האידוי?

המעבר של חומר ממצב גזי למצב נוזלי נקרא הִתְעַבּוּת

כיצד משתנה האנרגיה הפנימית של חומר במהלך העיבוי?

כיצד משתנים האנרגיה של מולקולות וסידורן?

האם המולקולות של חומר משתנות במהלך העיבוי?

אידוי הוא היווצרות של אדים המתרחשים מפני השטח של נוזל.

1. אילו מולקולות יוצאות מהנוזל בזמן האידוי?

2. כיצד משתנה האנרגיה הפנימית של נוזל במהלך האידוי?

3. באיזו טמפרטורה יכול להתרחש אידוי?

4. כיצד משתנה המסה של נוזל בזמן האידוי?

הסבר מדוע:

האם המים מהצלחת התאדו מהר יותר?

האם הופר איזון המאזניים?

לאחר מספר ימים רמות הנוזלים השונים הפכו שונות.

להסביר

כיצד יתרחש אידוי אם רוח נושבת על הנוזל?

מדוע מים מתאדים מהר יותר מצלחת מאשר מקערה?

1. מה נוצר על דפנות הצנצנת אם היא יושבת עם מים לאורך זמן?

2. מה יש בבועות האלה?

3. פני הבועות הם גם פני הנוזל. מה יקרה מהמשטח שבתוך הבועות?

השוו תהליכים אידוי והרתחה

אידוי

1. באיזה חלק בנוזל מתרחש אידוי?

2. אילו שינויים בטמפרטורת הנוזל מתרחשים במהלך האידוי?

3. כיצד משתנה האנרגיה הפנימית של נוזל במהלך האידוי?

4. מה קובע את מהירות התהליך?

עבודה של גז וקיטור בזמן הרחבה

1. למה מכסה הקומקום קופץ לפעמים כשמים רותחים בו?

2. כשהאדים דוחפים את מכסה הקומקום, מה זה עושה?

3. אילו טרנספורמציות אנרגטיות מתרחשות כאשר המכסה קופץ?

קרח יבש

כאשר שורפים פחם, זה יכול להיות חצי-

זה לא חם, אלא די קר. כדי לעשות זאת, פחם נשרף בדוודים, העשן שנוצר מנקה ונלכד בו פחמן דו חמצני.הוא מקורר ונדחס ללחץ של 7*10 6 Pa. מתברר פחמן דו חמצני נוזלי.הוא מאוחסן בגלילים בעלי דופן עבה.

כאשר הברז נפתח, פחמן דו חמצני נוזלי מתרחב בחדות ומתקרר והופך ל קָשֶׁה

אני נושף פחמן דו חמצני - "קרח יבש".

בהשפעת החום, פתיתי קרח יבש הופכים מיד לגז, עוקפים את המצב הנוזלי.

לא יכול להיות במצב מוצק

בְּ- טמעל 0 0 C.

פיזיקאי אנגלי ברידג'מן

אמר את זה מים בלחץ ע ~

2*10 9 אבא נשאר איתןאפילו עם

t = 76 0 C. זהו מה שנקרא "לך-

קרח חם - 5". אתה לא יכול להרים את זה

בבקשה, על המאפיינים של מגוון זה

תכונות הקרח נלמדו בעקיפין.

"קרח חם" צפוף יותר ממים (1050

ק"ג/מ"ר), הוא שוקע במים.

כיום, יותר מ-10 שונים

מראות של קרח עם מדהים

המעבר של חומר ממצב גבישי מוצק לנוזל נקרא הַתָכָה. כדי להמיס גוף גבישי מוצק, יש לחמם אותו לטמפרטורה מסוימת, כלומר, יש לספק חום.הטמפרטורה שבה חומר נמס נקראתנקודת התכה של החומר.

התהליך ההפוך - המעבר ממצב נוזלי למצב מוצק - מתרחש כאשר הטמפרטורה יורדת, כלומר מסירים חום. המעבר של חומר ממצב נוזלי למצב מוצק נקראהִתקַשׁוּת , אוֹ גָבִישׁליזציה . הטמפרטורה שבה חומר מתגבש נקראתטמפרטורת גבישאמות .

הניסיון מלמד שכל חומר מתגבש ונמס באותה טמפרטורה.

האיור מציג גרף של הטמפרטורה של גוף גבישי (קרח) לעומת זמן חימום (מהנקודה אעד לנקודה ד)וזמן הקירור (מהנקודה דעד לנקודה ק). הוא מציג זמן לאורך הציר האופקי, וטמפרטורה לאורך הציר האנכי.

הגרף מראה שהתצפית על התהליך החלה מהרגע שבו טמפרטורת הקרח הייתה -40 מעלות צלזיוס, או, כמו שאומרים, הטמפרטורה ברגע הזמן הראשוני. טהתחלה= -40 מעלות צלזיוס (נקודה אעל הגרף). עם חימום נוסף, הטמפרטורה של הקרח עולה (בגרף זה הקטע א.ב). הטמפרטורה עולה ל-0 מעלות צלזיוס - טמפרטורת ההיתוך של הקרח. ב-0 מעלות צלזיוס, הקרח מתחיל להמיס והטמפרטורה שלו מפסיקה לעלות. במשך כל זמן ההמסה (כלומר עד שכל הקרח נמס), טמפרטורת הקרח אינה משתנה, אם כי המבער ממשיך לבעור ולכן מסופק חום. תהליך ההיתוך מתאים לקטע האופקי של הגרף שמש . רק לאחר שכל הקרח נמס והפך למים, הטמפרטורה מתחילה לעלות שוב (סעיף CD). לאחר שטמפרטורת המים מגיעה ל-40 מעלות צלזיוס, המבער נכבה והמים מתחילים להתקרר, כלומר מסירים חום (כדי לעשות זאת, ניתן להניח כלי עם מים בכלי אחר, גדול יותר עם קרח). טמפרטורת המים מתחילה לרדת (סעיף DE). כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-0 מעלות צלזיוס, טמפרטורת המים מפסיקה לרדת, למרות העובדה שהחום עדיין מוסר. זהו תהליך התגבשות המים - היווצרות קרח (חתך אופקי EF). עד שכל המים יהפכו לקרח, הטמפרטורה לא תשתנה. רק לאחר מכן טמפרטורת הקרח מתחילה לרדת (סעיף FK).

המראה של הגרף הנחשב מוסבר כדלקמן. מיקום מופעל א.בבשל החום המסופק, האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות קרח עולה, והטמפרטורה שלו עולה. מיקום מופעל שמשכל האנרגיה שמתקבלת על ידי תוכן הבקבוק מושקעת על הרס של סריג גביש הקרח: הסידור המרחבי המסודר של המולקולות שלו מוחלף באחד לא מסודר, המרחק בין המולקולות משתנה, כלומר. המולקולות מסודרות מחדש באופן שהחומר הופך לנוזל. האנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות אינה משתנה, ולכן הטמפרטורה נשארת ללא שינוי. עלייה נוספת בטמפרטורה של מי קרח מותכים (באזור CD) פירושו עלייה באנרגיה הקינטית של מולקולות מים עקב החום שמספק המבער.

בעת קירור מים (סעיף DE) חלק מהאנרגיה נלקח ממנו, מולקולות מים נעות במהירויות נמוכות יותר, האנרגיה הקינטית הממוצעת שלהן יורדת - הטמפרטורה יורדת, המים מתקררים. ב-0°C (חתך אופקי EF) מולקולות מתחילות להסתדר בסדר מסוים, ויוצרות סריג קריסטל. עד להשלמת תהליך זה, טמפרטורת החומר לא תשתנה, למרות הסרת החום, מה שאומר שבעת התמצקות הנוזל (המים) משחרר אנרגיה. זו בדיוק האנרגיה שהקרח ספג והפכה לנוזל (סעיף שמש). האנרגיה הפנימית של נוזל גדולה מזו של מוצק. במהלך ההתכה (והתגבשות), האנרגיה הפנימית של הגוף משתנה באופן פתאומי.

מתכות הנמסות בטמפרטורות מעל 1650 מעלות צלזיוס נקראות עַקשָׁן(טיטניום, כרום, מוליבדן וכו'). לטונגסטן יש את נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר ביניהם - בערך 3400 מעלות צלזיוס. מתכות עקשנות ותרכובותיהן משמשות כחומרים עמידים בחום בבניית מטוסים, בטכנולוגיית טילים וחלל ובאנרגיה גרעינית.

נדגיש שוב כי בעת ההמסה, חומר סופג אנרגיה. בזמן ההתגבשות, להיפך, הוא משחרר אותו לסביבה. קבלת כמות מסוימת של חום המשתחררת במהלך ההתגבשות, המדיום מתחמם. זה ידוע היטב לציפורים רבות. לא פלא שניתן לראות אותם בחורף במזג אוויר כפור יושבים על הקרח המכסה נהרות ואגמים. עקב שחרור אנרגיה בעת יצירת קרח, האוויר שמעליו חם בכמה מעלות מאשר בעצים ביער, והציפורים מנצלות זאת.

התכה של חומרים אמורפיים.

זמינות של מסויים נקודות התכה- זוהי תכונה חשובה של חומרים גבישיים. על ידי תכונה זו ניתן להבחין בקלות בין גופים אמורפיים, אשר מסווגים גם כמוצקים. אלה כוללים, במיוחד, זכוכית, שרפים צמיגים מאוד ופלסטיק.

חומרים אמורפיים(בניגוד לאלו הגבישים) אין להם נקודת התכה ספציפית - הם לא נמסים, אלא מתרככים. כאשר מחומם, חתיכת זכוכית, למשל, הופכת תחילה רכה מקשה, ניתן לכופף אותה או למתוח אותה בקלות; בטמפרטורה גבוהה יותר, היצירה מתחילה לשנות את צורתה בהשפעת כוח המשיכה שלה. כשהיא מתחממת, המסה הצמיגה העבה מקבלת את צורת הכלי שבו היא שוכנת. המסה הזו תחילה סמיכה, כמו דבש, אחר כך כמו שמנת חמוצה, ולבסוף הופכת כמעט לאותו נוזל בעל צמיגות נמוכה כמו מים. עם זאת, אי אפשר לציין כאן טמפרטורת מעבר מסויימת של מוצק לנוזל, מכיוון שהיא לא קיימת.

הסיבות לכך נעוצות בהבדל המהותי במבנה של גופים אמורפיים ממבנה של גבישיים. אטומים בגופים אמורפיים מסודרים באופן אקראי. גופים אמורפיים דומים במבנה שלהם לנוזלים. כבר בזכוכית מוצקה, האטומים מסודרים באופן אקראי. משמעות הדבר היא שהגדלת הטמפרטורה של הזכוכית רק מגדילה את טווח התנודות של המולקולות שלה, ומעניקה להן בהדרגה חופש תנועה גדול יותר ויותר. לכן, הזכוכית מתרככת בהדרגה ואינה מציגה מעבר חד "מוצק-נוזל", המאפיין את המעבר מסידור מולקולות בסדר קפדני לאסדר.

חום של היתוך.

חום התכה- זוהי כמות החום שיש להקנות לחומר בלחץ קבוע ובטמפרטורה קבועה השווה לנקודת ההתכה על מנת להמירו לחלוטין ממצב גבישי מוצק לנוזל. חום ההיתוך שווה לכמות החום המשתחררת במהלך התגבשות חומר ממצב נוזלי. במהלך ההיתוך, כל החום המסופק לחומר הולך להגברת האנרגיה הפוטנציאלית של המולקולות שלו. האנרגיה הקינטית אינה משתנה מכיוון שההתכה מתרחשת בטמפרטורה קבועה.

על ידי מחקר ניסיוני של התכה של חומרים שונים מאותה מסה, ניתן להבחין כי נדרשות כמויות שונות של חום כדי להפוך אותם לנוזל. לדוגמה, כדי להמיס ק"ג אחד של קרח, אתה צריך להוציא 332 J של אנרגיה, ועל מנת להמיס 1 ק"ג של עופרת - 25 KJ.

כמות החום שמשחרר הגוף נחשבת שלילית. לכן, כאשר מחשבים את כמות החום המשתחררת במהלך התגבשות של חומר בעל מסה M, עליך להשתמש באותה נוסחה, אבל עם סימן מינוס:

חום בעירה.

חום בעירה(אוֹ ערך קלורי, תכולת קלוריות) היא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של דלק.

כדי לחמם גופים, נעשה שימוש לעתים קרובות באנרגיה המשתחררת במהלך הבעירה של דלק. דלק רגיל (פחם, נפט, בנזין) מכיל פחמן. במהלך הבעירה, אטומי פחמן מתחברים עם אטומי חמצן באוויר ויוצרים מולקולות פחמן דו חמצני. האנרגיה הקינטית של מולקולות אלו מתבררת כגדולה מזו של החלקיקים המקוריים. העלייה באנרגיה הקינטית של מולקולות במהלך הבעירה נקראת שחרור אנרגיה. האנרגיה המשתחררת במהלך בעירה מלאה של דלק היא חום הבעירה של דלק זה.

חום הבעירה של הדלק תלוי בסוג הדלק ובמסתו. ככל שמסת הדלק גדולה יותר, כך כמות החום המשתחררת גדולה יותר במהלך הבעירה המלאה שלו.

כמות פיזית המראה כמה חום משתחרר במהלך בעירה מלאה של דלק במשקל 1 ק"ג נקראת חום סגולי של בעירה של דלק.חום הבעירה הספציפי מסומן באותשוהוא נמדד בג'אול לק"ג (J/kg).

כמות חום שמשתחרר במהלך הבעירה Mק"ג דלק נקבע על ידי הנוסחה:

כדי למצוא את כמות החום המשתחררת במהלך בעירה מלאה של דלק בעל מסה שרירותית, יש להכפיל את חום הבעירה הסגולי של דלק זה במסה שלו.