1. Жданов Л.С., Жданова Г.Л. Фізика. Підручник для середніх спеціальних навчальних закладів. К.: Вища школа, 1983. §10

2. Гайдучок г.М. Довідник з фізики. К.: радянська школа 1981. Ст.86-87.

3. Ребрик Р.М., Сутулін М.Г. Фізика. Астрономія. Посібник для викладачів та студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації. Інтарес. 2006. – 210 с., ст.51-52.

Рекомендації. При опрацюванні теми звернути увагу на поняття:

Плавлення і кристалізація. Температура плавлення. Питома теплота плавлення.

Зміна об'єму і густини речовини при плавленні і твердненні. Залежність температури і теплоти плавлення від тиску. Рівняння теплового балансу в процесі плавлення і криста­лізації. Розчини і сплави. Охолодні суміші. Сублімація.

1. Плавлення і кристалізація. Температура плавлення.

Пере­хід речовини з твердого стану в рідкий називається плавленням, а пере­хід з рідкого стану в твердий — твердненням або кристалізацією.

При плавленні твердої речовини збільшуються відстані між ча­стинками, які утворюють кристалічну решітку, і сама решітка руйнує­ться. Це означає, що в процесі плавлення збільшується молекулярно-потенціальна енергія речовини. Отже, самовільно речовина плавитися не може, бо на цей процес має затрачатися енергія.

У процесі кристалізації частинки, які утворюють решітку, збли­жуються, а їх потенціальна енергія зменшується. Отже, речовина може кристалізуватися лише тоді, коли рідина віддає свою енергію яким-небудь зовнішнім тілам.

Таким чином, одиниця маси рідкої речовини має більшу внутрішню енергію, ніж одиниця маси тієї самої речовини в твердому стані, на­віть якщо їх температура однакова.

Область, в якій речовина однорідна за всіма хімічними і фізичними властивостями, називається фазою стану цієї речовини. Зазначимо, що рідка і тверда фази речовини при однаковій температурі можуть бути в рівновазі як завгодно довго, якщо тверда фаза не може дістати енергію, а рідка — її віддати. Наприклад, лід може плавати у воді дуже довго, якщо температура всіх навколишніх тіл буде однакова і дорівнюватиме 0°С.

Нехай є тільки тверда фаза речовини, яка дістає енергію від інших тіл. Тоді спочатку зростатиме і молекулярно-потенціальна і молекулярно-кінетична енергія цієї речовини, бо і відстані між частинками в кристалічній решітці, і швидкості їх руху збільшуватимуться. По­тім, при певній температурі, кристалічна решітка почне руйнуватись. Поки вся речовина не розплавиться, її температура не змінюватиметь­ся, а вся одержувана речовиною енергія витрачатиметься лишена ро­боту подолання молекулярного зчеплення. Коли буде тільки рідка фа­за, то з одержанням енергії вона вже нагріватиметься, тобто почне зро­стати її молекулярно-кінетична енергія.

Якщо рідка фаза віддаватиме свою енергію навколишнім тілам, то всі описані процеси повторяться в зворотному порядку. На рис. 12.1

з ображено графіки зміни температури речовини при плавленні і тверд­ненні. Відрізок 0г (рис. 12,а) визначає кількість теплоти, одержаної речовиною в процесі нагрівання в твердому стані (від Т1 до Т2), від­різок Qтв. —в процесі плавлення і відрізок Q_т —нагрівання в рідкому стані.

На рис. 12.1,6 відрізок Q'_p визначає кількість теплоти, відданої ре­човиною в процесі охолодження в рідкому стані (від Т1 до Т_тв), відрі­зок Q_TB — тверднення і відрізок Q_T — охолодження в твердому стані. Дослід показує, що плавлення і тверднення певної речовини відбува­ються при однаковій температурі, яка не змінюється, поки разом іс­нують тверда і рідка фази речовини. Ця температура називається т є м пературою плавлення. Зазначимо, що в процесі плавлення і тверднення речовини завжди існує різка межа між твердою і рідкою фазами.

Як показує дослід, в аморфних речовин процесів плавлення і тверд­нення немає. У процесі нагрівання вони поступово м'якшають, а при охолодженні поступово густішають. Температура аморфних речовин у цих випадках безперервно змінюється, а межі між твердою і рідкою фазами немає, бо вся їх маса має однорідний вигляд.

Отже, плавлення і кристалізація властиві тільки кристалічним тілам.

2. Питома теплота плавлення. Вивчення процесів плавлення і тверднення показало, що зміна внутрішньої енергії речовини при цих процесах прямо пропорційна її масі т. Оскільки зміну енергії в таких випадках визначають кількістю теплоти плавлення Qnл, маємо

(12.1)

Теплота плавлення Q„„ залежить також від роду речовини і зов­нішніх умов. Ця залежність визначається коефіцієнтом пропорцій­ності X. Величина %, яка характеризує залежність зміни внутрішньої енергії речовини в процесі її плавлення або тверднення від роду речовин і зовнішніх умов, називається питомою теплотою плавлення. Питома теплота плавлення речовини вимірюється кількістю теплоти, потрібної для плавлення одиниці маси цієї речовини, узятої при температурі плавлення:

(12.1а)

Визначимо одиницю питомої теплоти плавлення А, в СІ;

У СІ за одиницю Я, беруть таку питому теплоту плавлення, при якій для плавлення маси в 1 кг при незмінній температурі затрачається 1 Дж енергії.

Питому теплоту плавлення визначають на досліді і при розрахун­ках беруть з таблиць.