Pristatymas "Kristalinių medžiagų lydymas ir kietėjimas". Pristatymas tema "Medžiagos agregacijos būklės pokyčiai"

„Agreguota materijos būsena“ – kondensacijos kristalizacija. Garinimas. Turinys. Tkristalizacija = tlydymas. Agreguotos medžiagos būsenos. Medžiagos agregacijos būsenos kitimo procesų grafikas. Vandens šildymas. Vandens aušinimas. Tirpimas. Ledo šildymas. Trys materijos būsenos. Tmelt=konst. Procesai su šilumos absorbcija ir išskyrimu.

"Testas "Šilumos reiškiniai" - šilumos perdavimo reiškinys. Arbatos istorija. Apžiūra. Namo šeimininkė. Senovės aforizmas. Konvekcija. Kristalinės medžiagos kaitimo kreivė. Kieto kūno vėsinimas. Pradėkime pasakojimą apie šilumą. Koks šilumos perdavimo būdas leidžia pasišildyti prie židinio. Vizualinė gimnastika. Tyrimas.

„Medžiaga ir jos būsena“ – tada stebimi net virš jos esantys plieno garai. Jie įgauna indo formą, deguonis gali būti kietas, skystis taip pat gali būti. V agregacijos būsenos vanduo Visada mums parodys skirtingas savybes. Jie neturi savo. Visas pasaulis sudarytas iš molekulių! Skystas, Kietas, Molekulė – mažiausia medžiagos dalelė. Forma ir nuolatinė.

„3 materijos būsenos“ – medžiaga. Kristalizacija. Ledas. Proceso pavyzdžiai. Garinimas. teigia. Molekulių išsidėstymas skysčiuose. Išspręskite kryžiažodį. Kondensatas. Dalelių judėjimo ir sąveikos pobūdis. Molekulių išsidėstymas dujose. Įdomūs faktai. Skysčių savybės. Klausimai kryžiažodžiui. Kietųjų kūnų savybės. Pasikeitimas fizines savybes medžiagų.

„Trys materijos būsenos“ – tvirtas. Fizikos 7 klasė. Kodėl kietos medžiagos išlaiko savo formą? Trys materijos būsenos. Kas sukelia kietosios medžiagos temperatūros padidėjimą? Ką galima pasakyti apie molekulių išsidėstymą, kai vanduo kaitinamas iki virimo? Vanduo išgaravo ir virto garais. Klausimai: Ar atviras indas gali būti užpildytas dujomis 50%?

„Šilumos reiškiniai 8 klasė“ – 2. Neaišku kodėl...? Mėnulis šviečia, bet nešildo? Ar žinote, kaip žmogus kasdieniame gyvenime atsižvelgia į šilumos reiškinius? Ar pagalvojote apie klausimą: kodėl patogu gyventi moderniame name? Ar mama teisi, kai savo vaiką vadina „Tu mano saulė“? Šilumos reiškiniai jūsų namuose. Ar vasarą karšta vilkint juodus drabužius?

A. S. Puškinas „Eugenijus Oneginas“. Lange Tatjana ryte pamatė baltintą kiemą, viščiukus, stogus ir tvorą, šviesius raštus ant stiklo, medžius žiemos sidabru...

Klausimas: Kas yra fizikos požiūriu

Šviesūs raštai ant stiklo

Atsakymas: Sušalusio vandens kristalai, jo kietoji būsena.

. E. Baratynskio „Pavasaris“. Triukšmingi srautai! Blizgantys upeliai! Supykusi upė neša Ant pergalingo kalnagūbrio Jos pakeltą ledą!

Klausimas: Kokiame

agregacijos būsena yra vanduo?

Atsakymas: Vanduo skystos ir kietos agregacijos būsenoje.

Numesti svorio, tirpsta, sniego moterys. Turi būti jų eilė. Skamba upeliai – pavasario pasiuntiniai. Ir pažadink ledą. V. Kremnevas.

• Kokie pokyčiai įvyko gamtoje?

2. Apie kokią medžiagą mes kalbame?

Kas nutinka medžiagos molekulėms, kai medžiaga yra skirtingose ​​agregacijos būsenose?

• koks medžiagos molekulių greitis?
• koks atstumas tarp molekulių?
• koks yra molekulių išsidėstymas?

• skystis

• kietas

Medžiagos perėjimas iš kietos būsenos į skystą vadinamas tirpstantis

Kūnui suteikiama energija

Kada kūnas pradės tirpti?

Ar medžiagos molekulės pasikeičia lydant?

Kaip keičiasi medžiagos temperatūra lydymosi metu?

Medžiagos perėjimas iš skystos būsenos į kietą vadinamas kristalizacija

skystis išskiria energiją

Kaip keičiasi vidinė materijos energija?

Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas?

Kada kūnas pradės kristalizuotis?

Ar kristalizacijos metu keičiasi medžiagos molekulės?

Kaip kinta medžiagos temperatūra kristalizacijos metu?

šildymas

aušinimas

Fizinis dydis, parodantis, kiek šilumos reikia 1 kg kristalinės medžiagos, paimtos lydymosi temperatūroje, paversti tokios pat temperatūros skysčiu, vadinamas specifine lydymosi šiluma.

Paskirta:

Matavimo vienetas:

Absorbcija K

Pasirinkimas K

grūdinimas

tirpstantis

lydymosi t = kietėjimo t

"Skaityti diagramą"

Apibūdinkite pradinę medžiagos būseną

Kokie virsmai vyksta materijoje?

Kurias grafiko dalis atitinka augimas medžiagos temperatūra? mažinti ?

Kuri grafiko dalis atitinka augimas vidinė materijos energija? mažinti ?

"Skaityti diagramą"

Kuriuo metu prasidėjo lydymosi procesas?

Kuriuo momentu medžiaga kristalizavosi?

Kokia yra medžiagos lydymosi temperatūra? kristalizacija?

Kiek tai užtruko: kaitinti kietą kūną;

medžiagos lydymas;

skystas aušinimas?

Išbandyk save!

1. Lydant kūną...

a) šiluma gali būti sugerta ir išleista.

b) šiluma nei sugeriama, nei išleidžiama.

c) sugeriama šiluma.

d) išsiskiria šiluma.

2. Kai skystis kristalizuojasi...

a) Temperatūra gali kilti ir kristi.

b) temperatūra nesikeičia.

c) temperatūra nukrenta.

d) temperatūra pakyla.

3. Lydant kristalinį kūną...

a) temperatūra nukrenta.

b) temperatūra gali ir kilti, ir kristi.

c) temperatūra nesikeičia.

d) temperatūra pakyla.

4. Medžiagos agreguotų transformacijų metu medžiagos molekulių skaičius ...

a) nesikeičia.

b) gali tiek didėti, tiek mažėti.

c) mažėja.

d) didėja.

Atsakymas: 1-2-b 3-4-a

Namų darbai:

• 3. Mano nuotaika pamokoje. Blogas Geras Puikus

Vadinamas medžiagos perėjimas iš skystos būsenos į dujinę garinimas

Kaip keičiasi medžiagos vidinė energija garuojant?

Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas?

Ar garuojant keičiasi medžiagos molekulės?

Kaip keičiasi medžiagos temperatūra garuojant?

Medžiagos perėjimas iš dujinės būsenos į skystą vadinamas kondensacija

Kaip keičiasi medžiagos vidinė energija kondensacijos metu?

Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas?

Ar medžiagos molekulės keičiasi kondensacijos metu?

Garavimas – tai garų susidarymas nuo skysčio paviršiaus.

1. Kokios molekulės išgaruoja iš skysčio?

2. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant?

3. Kokioje temperatūroje gali vykti garavimas?

4. Kaip kinta skysčio masė garuojant?

Paaiškink kodėl:

Ar vanduo iš lėkštės išgaravo greičiau?

išbalansuotas?

po kelių dienų skirtingų skysčių lygis tapo skirtingas.

paaiškinti

Kaip įvyks garavimas, jei vėjas pūs virš skysčio?

Kodėl vanduo iš lėkštės išgaruoja greičiau nei iš dubens?

1. Kas susidaro ant stiklainio sienelių, jei jis ilgai stovėjo su vandeniu?

2. Kas yra šiuose burbuluose?

3. Burbuliukų paviršius kartu yra ir skysčio paviršius. Kas atsitiks su paviršiumi burbuliukų viduje?

Palyginkite procesus garinimas ir virimas

garinimas

1. Kurioje skysčio dalyje vyksta garavimas?

2. Kokie skysčio temperatūros pokyčiai vyksta garuojant?

3. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant?

4. Kas lemia proceso greitį?

Dujų ir garų darbas plėtimosi metu

1. Kodėl kartais atšoka virdulio dangtis, kai jame užverda vanduo?

2. Kai garai stumia virdulio dangtį, ką tai daro?

3. Kokie energijos virsmai vyksta atšokus dangčiui?

Sausas ledas

Deginant anglį galima pusiau

Chit ne karšta, o šalta. Norėdami tai padaryti, katiluose deginamos anglys, susidarę dūmai išvalomi ir sulaikomi. anglies dioksidas. Jis atšaldomas ir suspaudžiamas iki 7*10 6 Pa slėgio. Paaiškėja skysto anglies dioksido. Jis laikomas storasieniuose cilindruose.

Atidarius čiaupą, skystas anglies dioksidas smarkiai išsiplečia ir atvėsta, virsdamas kietas-

Pučiu anglies dvideginį – „sausą ledą“.

Veikiant šilumai, sauso ledo dribsniai iš karto virsta dujomis, aplenkdami skystą būseną.

negali būti tvirtas

adresu t virš 0 0 С.

Anglų fizikas Bridžmanas

pasakė tai suslėgtas vanduo r ~

2*10 9 Tėvas išlieka tvirtas net tada, kai

t \u003d 76 0 C. Tai yra vadinamasis

karštas ledas - 5". Paimk į rankas

lzya, apie šios veislės savybes

sti ledo išmoko netiesiogiai.

„Karštas ledas“ yra tankesnis už vandenį (1050

kg / m 3), jis skęsta vandenyje.

Šiandien daugiau nei 10 skirtingų

ledo vaizdai su nuostabiais

skaidrė 2

Kas nutinka medžiagos molekulėms, kai medžiaga yra skirtingose ​​agregacijos būsenose? koks medžiagos molekulių greitis? koks atstumas tarp molekulių? koks yra molekulių išsidėstymas? dujos skystas kietas

skaidrė 3

Medžiagos perėjimas iš kietos būsenos į skystą vadinamas tirpimu.Kūnui perduodama energija.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi vidinė materijos energija? Ar medžiagos molekulės pasikeičia lydant? Kaip keičiasi medžiagos temperatūra lydymosi metu? Kada kūnas pradės tirpti?

skaidrė 4

Medžiagos perėjimas iš skystos į kietą būseną vadinamas kristalizacija.skystis išskiria energiją.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi vidinė materijos energija? Ar kristalizacijos metu keičiasi medžiagos molekulės? Kaip kinta medžiagos temperatūra kristalizacijos metu? Kada kūnas pradės kristalizuotis?

skaidrė 5

lydymosi kaitinimas kietėjimas aušinimas Fizinis dydis, parodantis, kiek šilumos reikia 1 kg kristalinės medžiagos, paimtos lydymosi taške, paversti tos pačios temperatūros skysčiu, vadinamas specifine lydymosi šiluma Žymima: Matavimo vienetas: Sugertis Q Atpalaidavimas Q tlydymas \u003d kietėjimas t 

skaidrė 6

„Grafiko skaitymas“ Apibūdinkite pradinę medžiagos būseną Kokios transformacijos vyksta su medžiaga? Kokios grafiko dalys atitinka medžiagos temperatūros padidėjimą? mažinti? Kuri grafiko dalis atitinka medžiagos vidinės energijos padidėjimą? mažinti? 1 2 3 4

7 skaidrė

„Grafiko skaitymas“ Kuriuo laiko momentu prasidėjo medžiagos lydymosi procesas? Kiek tai užtruko: kaitinti kietą kūną; medžiagos lydymas; skystas aušinimas? Kuriuo momentu medžiaga kristalizavosi? Kokia yra medžiagos lydymosi temperatūra? kristalizacija?

8 skaidrė

Išbandyk save! 1. Kai kūnas tirpsta ... a) šiluma gali būti ir absorbuojama, ir išsiskiria. b) šiluma nei sugeriama, nei išleidžiama. c) sugeriama šiluma. d) išsiskiria šiluma. 2. Kai skystis kristalizuojasi... a) temperatūra gali ir kilti, ir kristi. b) temperatūra nesikeičia. c) temperatūra nukrenta. d) temperatūra pakyla. 3. Kai kristalinis kūnas ištirpsta ... a) temperatūra mažėja. b) temperatūra gali ir kilti, ir kristi. c) temperatūra nesikeičia. d) temperatūra pakyla. 4. Vykdant agregatines medžiagos transformacijas, medžiagos molekulių skaičius ... a) nekinta. b) gali tiek didėti, tiek mažėti. c) mažėja. d) didėja. Atsakymas: 1-2-b 3-4-a

9 skaidrė

Medžiagos perėjimas iš skystos būsenos į dujinę vadinamas garavimu.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi medžiagos vidinė energija garuojant? Ar garuojant keičiasi medžiagos molekulės? Kaip keičiasi medžiagos temperatūra garuojant?

10 skaidrė

Medžiagos perėjimas iš dujinės būsenos į skystą vadinamas kondensacija.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi medžiagos vidinė energija kondensacijos metu? Ar medžiagos molekulės keičiasi kondensacijos metu?

skaidrė 11

Garavimas – nuo ​​skysčio paviršiaus vykstantis garavimas 1. Kokios molekulės išgaruoja iš skysčio? 2. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant? 3. Kokioje temperatūroje gali vykti garavimas? 4. Kaip kinta skysčio masė garuojant?

skaidrė 12

Paaiškink kodėl:

Ar vanduo iš lėkštės išgaravo greičiau? išbalansuotas? po kelių dienų skirtingų skysčių lygis tapo skirtingas.

skaidrė 13

paaiškinti

Kaip įvyks garavimas, jei vėjas pūs virš skysčio? Kodėl vanduo iš lėkštės išgaruoja greičiau nei iš dubens?

14 skaidrė

verdantis

1. Kas susidaro ant stiklainio sienelių, jei jis ilgai stovėjo su vandeniu? verdantis 2. Kas yra šiuose burbuluose? 3. Burbuliukų paviršius kartu yra ir skysčio paviršius. Kas atsitiks su paviršiumi burbuliukų viduje?

skaidrė 15

Palyginkite garavimo ir virimo procesus

1. Kurioje skysčio dalyje vyksta garavimas? 2. Kokie skysčio temperatūros pokyčiai vyksta garuojant? 3. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant? 4. Kas lemia proceso greitį? garinimas verdantis

skaidrė 16

Dujų ir garų darbas plėtimosi metu

1. Kodėl kartais atšoka virdulio dangtis, kai jame užverda vanduo? ICE 2. Kai garai stumia virdulio dangtį, ką jis daro? 3. Kokie energijos virsmai vyksta atšokus dangčiui?

17 skaidrė

Kas yra ledas? Karštas ledas Esame įpratę manyti, kad vanduo negali būti kietos būsenos, kai t aukštesnė nei 0 0C. Anglų fizikas Bridžmanas parodė, kad esant slėgiui p ~ 2*109 Pa vanduo išlieka kietas net esant t = 76 0С. Tai vadinamasis „karštas ledas – 5“. Neįmanoma jo paimti į rankas, tokio ledo savybės buvo išmoktos netiesiogiai. „Karštas ledas“ yra tankesnis už vandenį (1050 kg/m3), jis skęsta vandenyje. Šiandien žinoma daugiau nei 10 nuostabių savybių ledo rūšių. Sausas ledas Deginant anglį galima gauti ne šilumos, o, priešingai, šaltį. Norėdami tai padaryti, katiluose deginamos anglys, išvalomi susidarę dūmai ir surenkamas anglies dioksidas. Jis atšaldomas ir suspaudžiamas iki 7*106 Pa slėgio. Pasirodo, skystas anglies dioksidas. Jis laikomas storasieniuose cilindruose. Atidarius čiaupą, skystas anglies dioksidas smarkiai išsiplečia ir atvėsta, virsdamas kietu anglies dioksidu - „sausu ledu“. Veikiant šilumai, sauso ledo dribsniai iš karto virsta dujomis, aplenkdami skystą būseną. Ar minėtas ledo atmainas galima laikyti nauja medžiagų agregacijos būsena?

Peržiūrėkite visas skaidres

Idealiųjų dujų modelis, naudojamas molekulinėje kinetinėje dujų teorijoje, leidžia pakankamai apibūdinti išretintų realių dujų elgseną. aukšta temperatūra ir žemas slėgis. Išvedant idealių dujų būsenos lygtį, neatsižvelgiama į molekulių dydžius ir jų tarpusavio sąveiką. Padidėjus slėgiui, mažėja vidutinis atstumas tarp molekulių, todėl būtina atsižvelgti į molekulių tūrį ir jų tarpusavio sąveiką. Taigi 1 m 3 dujų normaliomis sąlygomis yra 2,68 × 10 25 molekulės, užimančios apie 10 -4 m 3 tūrį (molekulės spindulys yra apie 10 -10 m), o tai, palyginti su dujų tūriu ( 1 m 3), galima nepaisyti. Esant 500 MPa (1 atm = 101,3 kPa) slėgiui, molekulių tūris jau bus pusė viso dujų tūrio. Taigi, esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai, šis idealių dujų modelis yra netinkamas.

Peržiūrint tikros dujos- reikia atsižvelgti į dujas, kurių savybės priklauso nuo molekulių sąveikos tarpmolekulinės sąveikos jėgos. Jie atsiranda 10–9 m atstumu ir greitai mažėja didėjant atstumui tarp molekulių. Tokios jėgos vadinamos trumpas atstumas.

Tobulėjant idėjoms apie atomo sandarą ir kvantinę mechaniką, buvo nustatyta, kad tarp medžiagos molekulių vienu metu veikia patrauklios ir atstumiančios jėgos. Ant pav. 88, a pateikta kokybinė tarpmolekulinės sąveikos jėgų priklausomybė nuo atstumo r tarp molekulių kur F oi ir F p - atitinkamai atstumiančios ir traukiančios jėgos, a F- jų rezultatas. Atsižvelgiama į atstumiančias jėgas teigiamas ir abipusės traukos jėgos - neigiamas.

Ant atstumo r=r 0 gaunamoji jėga F= 0, tie. patrauklios ir atstumiančios jėgos subalansuoja viena kitą. Taigi atstumas r 0 atitinka pusiausvyros atstumą tarp molekulių, kurioje jos būtų, jei nebūtų šiluminio judėjimo. At r< r 0 vyrauja atstumiančios jėgos ( F> 0), adresu r>r 0 - traukos jėgos ( F<0). Atstumais r> 10–9 m, tarpmolekulinių sąveikos jėgų praktiškai nėra ( F®0).

elementarus darbas dA stiprumas F atstumui tarp molekulių padidėjus d r pasiekiama sumažinant molekulių tarpusavio potencialią energiją, t.y.

(60.1)

Iš molekulių sąveikos potencialios energijos kokybinės priklausomybės nuo atstumo tarp jų analizės (88 pav. b) Iš to išplaukia, kad jei molekulės yra viena nuo kitos nutolusios, tarpmolekulinės sąveikos jėgos neveikia ( r®¥), tada П=0. Palaipsniui artėjant tarp jų esančioms molekulėms, atsiranda patrauklios jėgos ( F<0), которые совершают положительную работу (dA=F d r> 0). Tada pagal (60.1) potenciali sąveikos energija mažėja, pasiekdama minimumą ties r=r 0 . At r<r 0 žemyn r atstumiančios jėgos ( F>0) smarkiai padidėja, o prieš juos atliktas darbas yra neigiamas ( 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) turi mažiausią potencialią energiją.

Įvairių agreguotų medžiagos būsenų kriterijus yra santykis tarp P min ir reikšmių kT. P min – mažiausia potenciali molekulių sąveikos energija – lemia darbą, kurį reikia atlikti prieš traukos jėgas, kad būtų atskirtos pusiausvyros molekulės ( r=r 0); kT nustato dvigubą vidutinę energiją, tenkančią vienam chaotiško (šiluminio) molekulių judėjimo laisvės laipsniui.

Jei P min<<kT, tada medžiaga yra dujinės būsenos, nes intensyvus terminis molekulių judėjimas neleidžia prisijungti prie arti atstumo priartėjusių molekulių r 0 , t.y., agregatų susidarymo iš molekulių tikimybė yra gana maža. Jei P min >> kT, tada medžiaga yra kietos būsenos, nes molekulės, traukdamos viena kitą, negali pasitraukti dideliais atstumais ir svyruoti aplink atstumo nustatytas pusiausvyros padėtis. r 0 . Jei P min » kT, tada medžiaga yra skystos būsenos, nes dėl šiluminio judėjimo molekulės juda erdvėje, keisdamosi vietomis, bet nesiskiria atstumu, viršijančiu r 0 .

Taigi, priklausomai nuo temperatūros, bet kuri medžiaga gali būti dujinės, skystos arba kietos agregacijos būsenos, o perėjimo temperatūra iš vienos agregacijos būsenos į kitą priklauso nuo tam tikros medžiagos P min reikšmės. Pavyzdžiui, inertinėms dujoms Pmin yra mažas, o metalams - didelis, todėl įprastoje (kambario) temperatūroje jos yra atitinkamai dujinės ir kietosios būsenos.

Pagrindinės molekulinės kinetinės teorijos nuostatos:

Visos medžiagos sudarytos iš molekulių, o molekulės – iš atomų

Atomai ir molekulės nuolat juda

Tarp molekulių yra patrauklios ir atstumiančios jėgos.

V dujų molekulės juda atsitiktinai, atstumai tarp molekulių dideli, molekulinės jėgos mažos, dujos užima visą joms suteiktą tūrį.

V skysčių molekulės išdėstomos tik mažais atstumais, o dideliais atstumais pažeidžiama išdėstymo tvarka (simetrija) - „trumpojo nuotolio tvarka“. Molekulinės traukos jėgos išlaiko molekules arti viena kitos. Molekulių judėjimas „šokinėja“ iš vienos stabilios padėties į kitą (dažniausiai vieno sluoksnio viduje. Šis judėjimas paaiškina skysčio sklandumą. Skystis neturi formos, bet turi tūrį.

Kietosios medžiagos – medžiagos, išlaikančios savo formą, skirstomos į kristalines ir amorfines. kristalinė kieta medžiaga kūnai turi kristalinę gardelę, kurios mazguose gali būti jonų, molekulių ar atomų.Jie svyruoja stabilių pusiausvyros padėčių atžvilgiu.Kristolinės gardelės visame tūryje turi taisyklingą sandarą – išsidėstymo „ilgojo nuotolio tvarką“.

Amorfiniai kūnai išlaiko savo formą, bet neturi kristalinės gardelės ir dėl to neturi ryškios lydymosi temperatūros. Jie vadinami užšaldytais skysčiais, nes jie, kaip ir skysčiai, turi „beveik“ molekulinio išsidėstymo tvarką.

Dauguma medžiagų kaitinant plečiasi. Tai lengvai paaiškinama mechaninės šilumos teorijos požiūriu, nes kaitinant medžiagos molekulės arba atomai pradeda judėti greičiau. Kietosiose medžiagose atomai pradeda svyruoti didesne amplitude aplink savo vidutinę padėtį kristalinėje gardelėje ir jiems reikia daugiau laisvos vietos. Dėl to kūnas plečiasi. Panašiai, skysčiai ir dujos dažniausiai plečiasi didėjant temperatūrai, nes didėja laisvųjų molekulių šiluminio judėjimo greitis ( cm. Boyle-Mariotte dėsnis, Charleso įstatymas, idealiųjų dujų būsenos lygtis).

Pagrindinis šiluminio plėtimosi dėsnis teigia, kad kūnas, turintis linijinį matmenį L atitinkamame matmenyje, jo temperatūrai padidėjus Δ T plečiasi Δ L lygus:

Δ L = aLΔ T

kur α - vadinamasis linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas. Galimos panašios formulės kūno ploto ir tūrio pokyčiams apskaičiuoti. Paprasčiausiu pateiktu atveju, kai šiluminio plėtimosi koeficientas nepriklauso nei nuo temperatūros, nei nuo plėtimosi krypties, medžiaga tolygiai plėsis visomis kryptimis griežtai pagal aukščiau pateiktą formulę.

Inžinieriams šiluminis plėtimasis yra gyvybiškai svarbus reiškinys. Projektuojant plieninį tiltą per upę žemyninio klimato mieste, negalima nepaisyti galimo temperatūrų skirtumo per metus nuo -40°C iki +40°C. Dėl tokių skirtumų bendras tilto ilgis pasikeis iki kelių metrų, o kad vasarą tiltas nepakiltų aukštyn, o žiemą nepatirtų didelių trūkimo apkrovų, projektuotojai tiltą sudaro iš atskirų atkarpų, jungiančių juos su specialiais šiluminio buferio jungtys, kurios yra susijungusios, bet ne standžiai sujungtos, karštyje sandariai užsidarančios, o šaltyje gana plačiai išsiskiriančios dantų eilės. Tokių buferių ant ilgo tilto gali būti nemažai.

Tačiau ne visos medžiagos, ypač kristalinės kietosios medžiagos, vienodai plečiasi visomis kryptimis. Ir ne visos medžiagos vienodai plečiasi esant skirtingoms temperatūroms. Ryškiausias pastarosios rūšies pavyzdys yra vanduo. Atvėsęs vanduo, kaip ir dauguma medžiagų, pirmiausia susitraukia. Tačiau nuo +4°C iki 0°C užšalimo taško vanduo vėsdamas pradeda plėstis ir kaitinant trauktis (pagal aukščiau pateiktą formulę galima sakyti, kad temperatūros diapazone nuo 0°C iki +4° C, vandens šiluminio plėtimosi koeficientas α įgauna neigiamą reikšmę). Būtent dėl ​​šio reto efekto žemės jūros ir vandenynai neužšąla iki dugno net esant didžiausiems šalčiams: šaltesnis nei +4°C vanduo tampa mažiau tankus nei šiltesnis ir išplaukia į paviršių, išstumdamas vandenį temperatūra virš +4°C iki apačios.

Tai, kad ledo specifinis tankis yra mažesnis už vandens tankį, yra dar viena (nors ir nesusijusi su ankstesne) anomali vandens savybė, kuriai priklauso mūsų planetoje gyvybė. Jei ne šis efektas, ledas eitų į upių, ežerų ir vandenynų dugną, o jie vėl užšaltų iki dugno, sunaikindami visą gyvybę.

34. Idealiųjų dujų dėsniai. Idealiųjų dujų būsenos lygtis (Mendelejevas-Klapeironas). Avogadro ir Daltono dėsniai.

Molekulinė kinetinė teorija naudoja idealių dujų modelį, kuriame atsižvelgiama į:
1) nuosavas dujų molekulių tūris yra nereikšmingas, palyginti su indo tūriu;
2) tarp dujų molekulių nėra sąveikos jėgų;
3) dujų molekulių susidūrimai tarpusavyje ir su indo sienelėmis yra absoliučiai elastingi.

Tikros dujos žemame slėgyje ir aukštoje temperatūroje savo savybėmis yra artimos idealioms dujoms.

Apsvarstykite empirinius dėsnius, apibūdinančius idealių dujų elgseną.

1. Boilio dėsnis – Mariotė: tam tikrai dujų masei esant pastoviai temperatūrai dujų slėgio ir tūrio sandauga yra pastovi vertė:

pV = pastovus ties T = const, m = const (7)

Procesas, vykstantis pastovioje temperatūroje, vadinamas izoterminiu. Kreivė, vaizduojanti ryšį tarp p ir V reikšmių, apibūdinanti medžiagos savybes esant pastoviai temperatūrai, vadinama izoterma. Izotermos yra hiperbolės, esančios kuo aukščiau, tuo aukštesnėje temperatūroje vyksta procesas (1 pav.).

Ryžiai. 1. Idealiųjų dujų slėgio priklausomybė nuo tūrio esant pastoviai temperatūrai

2. Gay-Lussac dėsnis: tam tikros masės dujų tūris esant pastoviam slėgiui kinta tiesiškai priklausomai nuo temperatūros:

V = V 0 (1+αt), kai p = const, m = const (8)

Čia t – temperatūra Celsijaus skalėje, V 0 – dujų tūris esant 0 o C, α=(1/273) K -1 – dujų tūrio plėtimosi temperatūros koeficientas.

Procesas, vykstantis esant pastoviam slėgiui ir pastoviai dujų masei, vadinamas izobariniu. Izobarinio proceso metu tam tikros masės dujų tūrio ir temperatūros santykis yra pastovus:

Diagramoje koordinatėmis (V,t) šis procesas pavaizduotas tiesia linija, vadinama izobara (2 pav.).

Ryžiai. 2. Idealiųjų dujų tūrio priklausomybė nuo temperatūros esant pastoviam slėgiui

3. Charleso dėsnis: tam tikros dujų masės slėgis esant pastoviam tūriui kinta tiesiškai priklausomai nuo temperatūros:

p = p 0 (1 + αt), kai p = pastovus, m = pastovus (9)

Čia t – temperatūra Celsijaus skalėje, p 0 – dujų slėgis esant 0 o C, α=(1/273) K -1 – dujų tūrio plėtimosi temperatūros koeficientas.

Procesas, vykstantis esant pastoviam dujų tūriui ir pastoviai masei, vadinamas izochoriniu. Izochorinio proceso metu tam tikros masės dujoms slėgio ir temperatūros santykis yra pastovus:

Diagramoje koordinatėmis šis procesas pavaizduotas tiesia linija, vadinama izochora (3 pav.).

Ryžiai. 3. Idealiųjų dujų slėgio priklausomybė nuo temperatūros esant pastoviam tūriui

Įvedus termodinaminę temperatūrą T į (8) ir (9) formules, Gay-Lussac ir Charles dėsniams galima suteikti patogesnę formą:

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

Avogadro dėsnis: bet kurių dujų moliai toje pačioje temperatūroje ir slėgyje užima tą patį tūrį.

Taigi normaliomis sąlygomis vienas molis bet kokių dujų užima 22,4 m -3 tūrį. Esant tokiai pačiai temperatūrai ir slėgiui, bet kurios dujos turi tiek pat molekulių tūrio vienete.

Normaliomis sąlygomis 1 m 3 bet kokių dujų yra daug dalelių, vadinamų Loschmidto skaičiumi:

N L =2,68·10 25 m -3.

Daltono dėsnis: idealių dujų mišinio slėgis lygus jame esančių dujų dalinių slėgių p 1 ,p 2,...,p n sumai:

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

Dalinis slėgis yra slėgis, kurį sukurtų dujos, kurios yra dujų mišinio dalis, jei jos užimtų tūrį, lygų mišinio tūriui toje pačioje temperatūroje.

Medžiagos perėjimas iš kietos būsenos į skystą vadinamas tirpimu.Kūnui perduodama energija.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi vidinė materijos energija? Ar medžiagos molekulės pasikeičia lydant? Kaip keičiasi medžiagos temperatūra lydymosi metu? Kada kūnas pradės tirpti?

Medžiagos perėjimas iš skystos į kietą būseną vadinamas kristalizacija.skystis išskiria energiją.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi vidinė materijos energija? Ar kristalizacijos metu keičiasi medžiagos molekulės? Kaip kinta medžiagos temperatūra kristalizacijos metu? Kada kūnas pradės kristalizuotis?

Lydymosi kaitinimas kietėjimas aušinimas Fizinis dydis, parodantis, kiek šilumos reikia 1 kg lydymosi temperatūroje paimtos kristalinės medžiagos paversti tos pačios temperatūros skysčiu, vadinamas savitoji lydymosi šiluma Žymima: Matavimo vienetas: Absorbcija Q Evoliucija Q t lydymas = t kietėjimas

Skaitome grafiką.Apibūdinkite pradinę medžiagos būseną.Kokie virsmai vyksta su medžiaga Kurie grafiko skyriai atitinka medžiagos temperatūros padidėjimą? mažinti? Kuri grafiko dalis atitinka medžiagos vidinės energijos padidėjimą? mažinti?

Skaitome grafiką Kuriuo laiko momentu prasidėjo medžiagos lydymosi procesas? Kiek tai užtruko: kaitinti kietą kūną; medžiagos lydymas; skystas aušinimas? Kuriuo momentu medžiaga kristalizavosi? Kokia yra medžiagos lydymosi temperatūra? kristalizacija?

Išbandyk save! 1. Kai kūnas tirpsta ... a) šiluma gali būti ir absorbuojama, ir išsiskiria. b) šiluma nei sugeriama, nei išleidžiama. c) sugeriama šiluma. d) išsiskiria šiluma. 2. Kai skystis kristalizuojasi... a) temperatūra gali ir kilti, ir kristi. b) temperatūra nesikeičia. c) temperatūra nukrenta. d) temperatūra pakyla. 3. Kai kristalinis kūnas ištirpsta ... a) temperatūra mažėja. b) temperatūra gali ir kilti, ir kristi. c) temperatūra nesikeičia. d) temperatūra pakyla. 4. Vykdant agregatines medžiagos transformacijas, medžiagos molekulių skaičius ... a) nekinta. b) gali tiek didėti, tiek mažėti. c) mažėja. d) didėja. Atsakymas: 1-2-b 3-4-a

Medžiagos perėjimas iš skystos būsenos į dujinę vadinamas garavimu.Kaip kinta molekulių energija ir jų išsidėstymas? Kaip keičiasi medžiagos vidinė energija garuojant? Ar garuojant keičiasi medžiagos molekulės? Kaip keičiasi medžiagos temperatūra garuojant?

Garavimas – nuo ​​skysčio paviršiaus vykstantis garavimas 1. Kokios molekulės išgaruoja iš skysčio? 2. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant? 3. Kokioje temperatūroje gali vykti garavimas? 4. Kaip kinta skysčio masė garuojant?

Palyginkite garavimo ir virimo procesus 1. Kurioje skysčio dalyje vyksta garavimas? 2. Kokie skysčio temperatūros pokyčiai vyksta garuojant? 3. Kaip kinta skysčio vidinė energija garuojant? 4. Kas lemia proceso greitį? garinimas virimas

Karštas ledas Esame įpratę manyti, kad vanduo negali būti kietos būsenos, kai t aukštesnė nei 0 0 C. O anglų fizikas Bridžmanas įrodė, kad esant slėgiui p ~ 2 * 10 9 Pa, vanduo išlieka kietas net esant t = 76 0 C Tai yra vadinamasis „karštas ledas – 5“. Neįmanoma jo paimti į rankas, tokio ledo savybės buvo išmoktos netiesiogiai. "Karštas ledas" yra tankesnis už vandenį (1050 kg / m 3), jis skęsta vandenyje. Šiandien žinoma daugiau nei 10 nuostabių savybių ledo rūšių. Sausas ledas Deginant anglį galima gauti ne šilumos, o, priešingai, šaltį. Norėdami tai padaryti, katiluose deginamos anglys, išvalomi susidarę dūmai ir surenkamas anglies dioksidas. Jis atšaldomas ir suspaudžiamas iki 7*10 6 Pa slėgio. Pasirodo, skystas anglies dioksidas. Jis laikomas storasieniuose cilindruose. Atidarius čiaupą, skystas anglies dioksidas smarkiai išsiplečia ir atvėsta, virsdamas kietu anglies dioksidu - „sausu ledu“. Veikiant šilumai, sauso ledo dribsniai iš karto virsta dujomis, aplenkdami skystą būseną.