Запитання для самоперевірки

1. Чим відрізняються кристалічні тіла від аморфних?

2. Назвіть основні властивості кристалічних тіл.

3. Які основні властивості аморфних тіл.

4. Що називають монокристалом?

5. Які тіла називають полікристалічними?

6. Що таке анізотропія? Ізотропність?

7. Наведіть приклади монокристалічних, полікристалічних і аморфних тіл.

8. Чому протягом усього часу плавлення температура кристалічного тіла не змінюється?

9. Чому аморфні тіла не мають визначеної температури плавлення?

10. Що таке деформація?

11. Яку деформацію називають пружною? Пластичною?

12. Назвіть види деформацій.

13. Поясніть, що відбувається з тілом під час його розтягування і стиснення.

14. Що називають абсолютним видовженням тіла? Якою формулою виражається зміст цього поняття?

15. Що називають відносним подовженням? Яка формула виражає зміст цього поняття?

16. У чому подібність і розбіжність деформації зсуву і кручення?

17. Охарактеризуйте деформації згину. Чому в техніці й у будівництві замість стрижнів і суцільних брусів застосовують труби, двотаврові балки, рейки, швелери?

18. До якого виду деформації належить зріз?

19. Що називають механічною напругою? Яка формула виражає зміст цього поняття? Яка одиниця механічної напруги в системі СІ?

20. Який фізичний зміст модуля пружності? Як варто розуміти: модуль пружності сталевого дроту 21·10¹⁰ Па, алюмінію 7·10¹⁰ Па?

21. Запишіть формулу закону Гука для однобічного розтягу чи стиску і як він формулюється?

22. Виконайте рисунок діаграми розтягу для металу і поясніть її. Що називають межею пропорційності? Пружності? Плинності? Міцності?

23. Що називають пластичністю? Крихкістю?

Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення.

Згоряння. Питома теплота згоряння палива.

Рівняння теплового балансу.

План

1. Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення.

2. Згоряння. Питома теплота згоряння палива.

3. Рівняння теплового балансу.

1. Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення.

Значна відмінність кристалічних тіл від аморфних виявляється в процесах плавлення і тверднення. Плавленням називають процес переходу речовини із твердого стану в рідкий. Зворотний процес переходу речовини із рідкого стану в твердий називають твердненням. Досліди показують, що кристалічні тіла плавляться і тверднуть за певної для кожної речовини температури, яку називають температурою плавлення. Під час нагрівання кристалічного тіла інтенсивність коливального руху молекул в кристалі підвищується, а з досягненням температури плавлення коливання стають такими інтенсивними, що молекули (атоми) вже не можуть утриматися у вузлах ґратки і вони руйнуються - відбувається плавлення. Для кожного кристалічного тіла температура плавлення своя.

Графік залежності температури T кристалічного тіла від наданої йому (або відібраної) кількості теплоти зображено на рис.3.3.13. Ділянка АВ графіка відповідає твердому стану речовини і показує, що під час нагрівання (або охолодження) температура твердого тіла змінюється. Точка В відповідає температурі плавлення T_п, з досягненням якої під час нагрівання тіло починає плавитися. Ділянка ВС графіка відповідає процесу плавлення (або тверднення) тіла, під час якого тіло існує частково в рідкому, частково в твердому стані. Температура тіла при цьому не змінюється. Уся кількість теплоти витрачається тільки на збільшення потенціальної енергії молекул тіла, а їх кінетична енергія не змінюється. Тому не змінюється і температура - міра середньої кінетичної енергії молекул.

Збільшення потенціальної енергії молекул призводить до руйнування кристалічних ґраток тіла, тобто до зміни агрегатного стану речовини. Точка С відповідає повному переходу тіла в рідину під час плавлення (або початку тверднення рідини під час її охолодження). Ділянка СД графіка відповідає рідкому стану речовини і показує, що під час нагрівання (або охолодження) температура рідини змінюється.

Спостереження показують, що температура плавлення залежить від тиску. Якщо плавлення речовини супроводжується збільшенням її об'єму (що спостерігається у більшості речовин), то зі збільшенням зовнішнього тиску температура плавлення цієї речовини підвищується. Якщо ж плавлення речовини супроводжується зменшенням його об'єму (наприклад, льоду, чавуну, вісмуту, сурми), то під час підвищення зовнішнього тиску температура плавлення цієї речовини знижується.

Аморфні тіла не мають певної температури плавлення або тверднення. У процесі плавлення (або тверднення) температура аморфних тіл неперервно змінюється (рис.3.3.14).

Кількість теплоти, що потрібна для повного перетворення 1 кг кристалічної речовини із твердого стану в рідкий за сталої температури плавлення, характеризують питомою теплотою плавлення: .                  (6)

Із формули (6) випливає, що для плавлення кристалічного тіла масою m йому потрібно надати кількість теплоти, пропорційну масі тіла: Q = λm.               (7)

Згідно з законом збереження енергії кількість теплоти, що виділяється під час кристалізації рідини, також пропорційна масі тіла і визначається за формулою (7). Ось чому під час випадання снігу відбувається підвищення температури навколишнього середовища.

У СІ питому теплоту плавлення виражають в джоулях на кілограм (Дж/кг). Питому теплоту плавлення кристалічної речовини визначають експериментально за допомогою калориметра.