§ 13. Розрахунок кількості теплоти при плавленні/твердненні тіл

Покладемо у хімічну склянку 100 г льоду (О С), наллємо на дно кілька мл води і поставимо її на нагрівник відомої потужності (наприклад, 500 Вт). Ввімкнувши нагрівник, ми вже приблизно за хвилину

побачимо, що лід розплавився. Повторимо дослід з тим же нагрівником, але у склянку помістимо 200 г льоду. Для того, щоб він розплавився, потрібно буде почекати трохи більше 2 хвилин.

На основі цього досліду можна зробити висновок, що кількість теплоти, необхідна для плавлення тіла, пропорційна його масі.

Таблиця 3. Питома теплота плавлення деяких речовин

Тав, питома теплота плавлення міді 213 кДж/кг означає, що для того, щоб розплавити 1 кг міді, взятої при температурі 1085 C (температура плавлення), необхідно надати 213 кДж теплоти.

При кристалізації міді (t =1085 С) кожен кілограм її маси виділить таку ж кількість теплоти (213 кДж). Іншими словами, питома теплота плавлення і питома теплота кристалізації чисельно рівні.

Приклад. У 0,5 л води, що мала температуру 15Ό, вкинули 100 г льоду, який мав температуру -2С. Чи розплавиться лід повністю?

Цю кількість теплоти віддасть вода. Внаслідок цього вона охолоне на AT₂. Величину AT₂ визначимо з рівняння:

Q₂ = C_rtIU_rtAT₂

/п_Е і с_Е — маса і питома теплоємність води. Підставивши дані, отримаємо

Таким чином, у той момент, коли лід нагрівся до О С, вода охолонула до 14,8 С.

Лід почав плавитися, забираючи енергію від води. Для розплавлення льоду потрібно Q₃ = Xm₁ теплоти,

тобто:

Порівнюючи Q₃ і Q₄₉ ми бачимо, що Q₃ > Q₄. Отже, у

воді розплавиться не весь лід. Скільки льоду розтане, отримаємо з рівняння Q₁= Хт_л,де λ— питома теплота

плавлення льоду.

Отже, нерозплавленого льоду буде т = 100 г - 93,6 г = = 6,4 г (~6 г). Таким чином, у посудині буде приблизно 594 г води і 6 г льоду.

Кількість теплоти, що потрібна для плавлення тіла, пропорційна його масі. Питома теплота плавлення визначає, скільки потрібно затратити енергії, щоб при температурі плавлення розплавити одиницю маси речовини. Питома теплота плавлення і питома теплота кристалізації для даної речовини чисельно рівні.

1. Що таке теплота плавлення? 2. Що називається питомою теплотою плавлення? 3. Яке співвідношення між теплотою плавлення і теплотою кристалізації; між питомою теплотою плавлення і питомою теплотою кристалізації (для однієї і тієї ж речовини)? 4. На які закони збереження опираєтесь, пояснюючи співвідношення?

? 1. У процесі плавлення і кристалізації твердого тіла його температура не змінюється.

а)    На що витрачається енергія у процесі плавлення?

б)    Куди дівається енергія, що виділилась у процесі кристалізації?

2. Восени при коротких нічних заморозках сади і виноградники обприскують із дощувальних установок.

а)    Як це захищає рослини від пошкодження?

б)    Чому у процесі кристалізації виділяється теплота?

3. Щоб охолодити сік, у нього часом кидають кусочки льоду (1-2 гр.). Чому з цією метою не використовують воду, температура якої 0°С? 4. Ранньою весною температура інколи довгий час тримається біля 0°С. У ці дні сонячне світло мало розплавлює поверхню льоду на озерах. Чому лід починає швидко плавитись, коли пройде дощ?5. У відрі знаходиться 5 л води при 0°С. Туди вкинули 2 кг льоду (t = 0°С). Скільки льоду розтане?

Це матеріал з підручника Фізика 8 клас Гуз