13. Плавлення і кристалізація

Плавлення – процес переходу речовини з твердого стану в газоподібний.

Кристалізація (тверднення) – зворотній процес переходу речовини з рідкого стану у твердий.

Властивості плавлення і кристалізації

1. Властиві тільки кристалічним тілам.

2. Відбуваються при однаковій температурі, яка не змінюється, поки разом існують тверда і рідка фаза речовини. Ця температура називається температурою плавлення t_пл.

3. У процесі плавлення і кристалізації речовини завжди існує різка межа між твердою і рідкою фазами.

4. У процесі плавлення об’єм значної більшості речовин збільшується, а в процесі кристалізації – зменшується, а їх густина при цьому змінюється навпаки. Це має велике значення у ливарній справі.

5. Якщо V речовини при плавленні зростає, збільшення зовнішнього тиску веде до підвищення t_пл, якщо V↓, – t_пл↓. Але лише велике підвищення тиску помітно змінює t_пл.

6. Сублімація – випаровування твердих тіл. Зворотній процес переходу речовини з газового стану у твердий, минаючи рідкий стан, називається десублімацією.

Теплота плавлення Q_пл – кількість теплоти, яка необхідна для перетворення твердого тіла на рідину при сталій температурі t_пл

, (31)

де(32)

– питома теплота плавлення – характеризує залежність зміни внутрішньої енергії речовини в процесі її плавлення або кристалізації від роду речовини та зовнішніх умов, і вимірюється кількістю теплоти, яку необхідно затрати для плавлення одиниці маси цієї речовини при температурі плавлення.

[λ] = Дж/кг.

*

15. Діаграма станів і фазових переходів речовини – залежність стану і фазових перетворень речовини від зовнішніх умов, яка виражається залежністю тиску від температури, і дозволяє визначити, в якому стані буде знаходитись речовина.

Кожна точка на діаграмі відповідає рівноважному стану речовини (тобто: в ньому речовина може перебувати як завгодно довго). При незмінних зовнішніх умовах (р і Т), які відповідають точкам на лініях ВС, КС, АС дві фази можуть перебувати у стані динамічної рівноваги (при якій з однієї фазу в іншу переходить однакова кількість молекул). Ця рівновага може зберігатися як завгодно довго, якщо енергію не підводять до речовини і не відбирають від неї.

КС – залежність тиску насиченої пари взятої речовини від температури і відповідає рівновазі рідкої і газової фаз;

АС – залежність від температури тиску насиченої пари, що перебуває над поверхнею твердого тіла і відповідає рівновазі твердої і газової фаз;

ВС – залежність температури плавлення від тиску і відповідає рівновазі рідкої і твердої фаз.

ВС, КС, АС – лінії фазових переходів:

• через ВС відбувається плавлення або кристалізація;

• через К – випаровування або конденсація;

• через АС – сублімація або десублімація.

К – критична точка, при якій відсутня різниця між рідиною і її парою;

С – потрійна точка, яка зображує рівновагу між усіма трьома фазами цієї речовини.