Cele:

Przeanalizujesz zmiany energii wewnętrznej i temperatury podczas procesów topnienia i krzepnięcia

 

 

Topnienie

Topnienie to zjawisko zamiany ciała stałego w ciecz, proces ten odbywa się dzięki zwiększeniu energii wewnętrznej ciała stałego, dzięki czemu jego cząsteczki mogą zmienić strukturę z krystalicznej na bardziej swobodną.

Topnienie obywa się w stałej temperaturze, zwanej temperaturą topnienia. Temperatura ta jest charakterystyczna dla danej substancji.

 

Film: Przyspieszony proces topnienia lodu (2,5 godziny w  1 minutę 40 sekund). Topnienie lodu w warunkach normalnych zachodzi w stałej temperaturze T = 0 ºC

 

 

Ciepło topnienia jest liczbowo równe ilości ciepła (energii Q), którą trzeba dostarczyć, aby 1 kg substancji będącej w stanie stałym zamienić w ciecz w temperaturze topnienia. Ciepło topnienia zależy od rodzaju substancji.

jednostką ciepła topnienia w układzie SI jest dżul na kilogram J/kg.

 

Przykłady (warunki normalne):

1) Ciepło topnienia lodu wynosi 333700 J/kg. Co oznacza, że aby stopić m =1 kg lodu w temperaturze topnienia lodu T = 0 ºC należy dostarczyć mu Q = 333700 J ciepła

2) Ciepło topnienia cyny wynosi 59000 J/kg. Co oznacza, że aby stopić m =1 kg cyny w temperaturze topnienia cyny T = 232 ºC należy dostarczyć mu Q = 59000 J ciepła

 

 

Krzepnięcie

Krzepnięcie to zjawisko zamiany cieczy w ciało stałe, proces ten zachodzi dzięki oddaniu przez ciecz części swojej energii i związaniu jej cząsteczek w strukturę krystaliczną

 Krzepnięcie obywa się w stałej temperaturze – temperaturze krzepnięcia.

UWAGA: Temperatury topnienia i krzepnięcia są sobie równe dla ciał o budowie krystalicznej.

Film: Zamarzanie baniek mydlanych na dworze przy temperaturze minus kilku stopni celcjusza

 

 

Film: Ciecz przechłodzona, czyli szybkie zamarzanie wody

 

 

Ciepło krzepnięcia jest to iloraz ciepła oddanego przez krzepnące ciało przez jego masę w temperaturze krzepnięcia:

jednostką ciepła krzepnięcia w układzie SI jest dżul na kilogram J/kg.

 

UWAGA: Ciepło topnienia substancji jest równe jej ciepłu krzepnięcia

 

Warto zauważyć, że substancje w procesach topnienia i krzepnięcia zmieniają swoją objętość

 

 

DOŚWIADCZENIE: Wyznaczanie ciepła topnienia lodu

 

Zadania (ciepło topnienia i krzepnięcia)

1. Jaką masę srebra będącego w temperaturze topnienia 962 °C można stopić, dostarczając
100kJ ciepła?

2. Płynne żelazo, będące w temperaturze krzepnięcia, zamieniło się w ciało stałe, oddając 695 kJ
energii cieplnej. Jaka była masa żelaza?

 

Życzę miłej pracy.