Почему плавление или кристаллизация происходят при постоянной температуре?
Если вспомнить график плавления любого материала, способного плавиться, где приведена зависимость температуры системы от времени, то он будет выглядеть следующим образом: нагревание того, что мы плавим до температуры плавления (линия в верх), плавление при постоянной температуре (горизонтальный участок), нагревание того, что удалось расплавить (опять линия в верх).
Аналогичным образом выглядит и график кристаллизации вещества. Только всё происходить в обратном порядке и температуры идут вниз, а не в верх. Процесс нагревания или охлаждения понятен. И ясно из-за чего прямая линия или "растёт", или "убывает". Тело получает внешнюю энергию и нагревается в течение некоторого времени. Вопросов тут нет. Но стоит добраться до горизонтального участка и сразу становится не ясным, почему температура стала вдруг постоянной. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать, что такое плавление с физической точки зрения. Кстати, с кристаллизацией будет подобная история, только в обратную сторону, поэтому сосредоточимся на плавлении.
Любое тело из чего-то состоит. С точки зрения материаловедение, тела состоят из частиц разного рода и типа, объединенных в единые тела. Эти частицы удерживаются рядом друг с другом силами взаимного притяжения. В широком смысле плавление - это разрушение структуры. Логично предположить, что для разрушения структуры нужна энергия. Поскольку процесс у нас термодинамический, то энергия подводится одним единственным образом - в виде температуры. Пока тело только нагревается до температуры плавления, частички сохраняют своё местоположение и лишь превращают подводимое тепло в тепловое движение, но после некоторой критической точки (точка плавления) происходят отрывы этих частиц и разрушение структуры. Пока все они на своих местах, подводимая энергия тупо нагревает тело, как газ сковородку. Но стоит структуре поплыть, и вся передаваемая энергия будет уже переходить не в увеличение интенсивности движения частиц у одной точки, а в их отрыв от точек позиционирования, перемещение и разрушение оставшихся связей. Кстати, теплофизику удобно изучать по моделям двигателей внутреннего сгорания. Именно поэтому, тело перестанет нагреваться и полученную энергию пустит не в свой нагрев, а в уничтожение связей и структур. В какой-то момент структура будет разрушена, а полученная жижа начнет нагреваться вновь пока не выкипит в итоге. Именно поэтому, на графике мы увидим отрезок прямой на участке плавления.
Плавление на графике Мы можем помочь телу плавиться и подтвердить, что энергия действительно уходит на разрушение связей. Ведь если измельчить расплавляемое тело механически и расплавить полученные осколки, то тепловой энергии потребуется меньше. Это значит,что мы помогли механически и затратили на это энергию, которая уже не потребуется от системы. Ну а с кристаллизацией такая же песня, только в обратном порядке. Пока частички будут образовывать новые связи, энергия будет расходоваться на это и температура тела не будет уменьшаться. Собственно, в большинстве случаев температура плавления и кристаллизации равны. Но есть ряд сложных случаев, когда они различаются, правда это уже совсем другая история. Не понимаете физику? Школа инженерных знаний Юрия Трифонова (https://ok.me/Qi8r) ------------ Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы! -------------
Инженерные знания
Почему плавление или кристаллизация происходят при постоянной температуре?
Если вспомнить график плавления любого материала, способного плавиться, где приведена зависимость температуры системы от времени, то он будет выглядеть следующим образом: нагревание того, что мы плавим до температуры плавления (линия в верх), плавление при постоянной температуре (горизонтальный участок), нагревание того, что удалось расплавить (опять линия в верх).Процесс нагревания или охлаждения понятен. И ясно из-за чего прямая линия или "растёт", или "убывает". Тело получает внешнюю энергию и нагревается в течение некоторого времени. Вопросов тут нет. Но стоит добраться до горизонтального участка и сразу становится не ясным, почему температура стала вдруг постоянной.
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать, что такое плавление с физической точки зрения. Кстати, с кристаллизацией будет подобная история, только в обратную сторону, поэтому сосредоточимся на плавлении.
Логично предположить, что для разрушения структуры нужна энергия. Поскольку процесс у нас термодинамический, то энергия подводится одним единственным образом - в виде температуры. Пока тело только нагревается до температуры плавления, частички сохраняют своё местоположение и лишь превращают подводимое тепло в тепловое движение, но после некоторой критической точки (точка плавления) происходят отрывы этих частиц и разрушение структуры. Пока все они на своих местах, подводимая энергия тупо нагревает тело, как газ сковородку.
Но стоит структуре поплыть, и вся передаваемая энергия будет уже переходить не в увеличение интенсивности движения частиц у одной точки, а в их отрыв от точек позиционирования, перемещение и разрушение оставшихся связей. Кстати, теплофизику удобно изучать по моделям двигателей внутреннего сгорания.
Именно поэтому, тело перестанет нагреваться и полученную энергию пустит не в свой нагрев, а в уничтожение связей и структур. В какой-то момент структура будет разрушена, а полученная жижа начнет нагреваться вновь пока не выкипит в итоге.
Именно поэтому, на графике мы увидим отрезок прямой на участке плавления.
Мы можем помочь телу плавиться и подтвердить, что энергия действительно уходит на разрушение связей. Ведь если измельчить расплавляемое тело механически и расплавить полученные осколки, то тепловой энергии потребуется меньше. Это значит,что мы помогли механически и затратили на это энергию, которая уже не потребуется от системы.
Ну а с кристаллизацией такая же песня, только в обратном порядке. Пока частички будут образовывать новые связи, энергия будет расходоваться на это и температура тела не будет уменьшаться.
Собственно, в большинстве случаев температура плавления и кристаллизации равны. Но есть ряд сложных случаев, когда они различаются, правда это уже совсем другая история.
Не понимаете физику? Школа инженерных знаний Юрия Трифонова (https://ok.me/Qi8r)
------------
Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы!
-------------