Panas spesifik peleburan adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk melelehkan satu gram zat. Panas spesifik peleburan diukur dalam joule per kilogram dan dihitung sebagai hasil bagi jumlah panas dibagi dengan massa zat yang meleleh.

Panas spesifik peleburan untuk zat yang berbeda

Zat yang berbeda memiliki panas spesifik peleburan yang berbeda.

Aluminium adalah logam berwarna perak. Mudah diproses dan banyak digunakan dalam bidang teknik. Panas spesifik peleburannya adalah 290 kJ/kg.

Besi juga merupakan logam, salah satu yang paling umum di Bumi. Besi banyak digunakan dalam industri. Panas spesifik peleburannya adalah 277 kJ/kg.

Emas adalah logam mulia. Ini digunakan dalam perhiasan, kedokteran gigi dan farmakologi. Kalor jenis peleburan emas adalah 66,2 kJ/kg.

Perak dan platinum juga merupakan logam mulia. Mereka digunakan dalam pembuatan perhiasan, dalam teknologi dan obat-obatan. Kalor jenisnya 101 kJ/kg, dan kalor jenis perak 105 kJ/kg.

Timah adalah logam abu-abu dengan titik leleh rendah. Ini banyak digunakan dalam komposisi solder, untuk pembuatan pelat timah dan dalam produksi perunggu. Kalor jenisnya adalah 60,7 kJ/kg.

Merkuri adalah logam bergerak yang membeku pada -39 derajat. Ini adalah satu-satunya logam yang ada dalam keadaan cair dalam kondisi normal. Merkuri digunakan dalam metalurgi, kedokteran, teknologi, dan industri kimia. Kalor peleburan jenisnya adalah 12 kJ/kg.

Es adalah fase padat dari air. Panas spesifik peleburannya adalah 335 kJ/kg.

Naftalena adalah zat organik yang mirip dengan sifat kimia. Meleleh pada 80 derajat dan menyala secara spontan pada 525 derajat. Naftalena banyak digunakan dalam industri kimia, farmasi, bahan peledak dan pewarna. Panas spesifik peleburan naftalena adalah 151 kJ/kg.

Gas metana dan propana digunakan sebagai pembawa energi dan berfungsi sebagai bahan baku dalam industri kimia. Panas spesifik peleburan metana adalah 59 kJ/kg, dan - 79,9 kJ/kg.

Dalam pelajaran ini, kita akan mempelajari konsep "panas spesifik peleburan". Nilai ini mencirikan jumlah panas yang harus diberikan kepada 1 kg zat pada titik leleh agar dapat berpindah dari keadaan padat ke keadaan cair (atau sebaliknya).

Kami akan mempelajari rumus untuk menemukan jumlah panas yang dibutuhkan untuk melelehkan (atau melepaskan selama kristalisasi) suatu zat.

Topik: Keadaan agregat materi

Pelajaran: Panas spesifik fusi

Pelajaran ini dikhususkan untuk karakteristik utama peleburan (kristalisasi) suatu zat - panas spesifik peleburan.

Dalam pelajaran terakhir, kita menyentuh pertanyaan: bagaimana energi internal suatu benda berubah selama peleburan?

Kami menemukan bahwa ketika panas disuplai, energi internal tubuh meningkat. Pada saat yang sama, kita tahu bahwa energi internal suatu benda dapat dicirikan oleh konsep seperti suhu. Seperti yang telah kita ketahui, selama pencairan, suhu tidak berubah. Oleh karena itu, dapat diduga bahwa kita menghadapi paradoks: energi internal meningkat, tetapi suhu tidak berubah.

Penjelasan untuk fakta ini cukup sederhana: semua energi dihabiskan untuk penghancuran kisi kristal. Demikian pula, dalam proses sebaliknya: selama kristalisasi, molekul zat digabungkan menjadi satu sistem, sementara kelebihan energi dilepaskan dan diserap oleh lingkungan eksternal.

Sebagai hasil dari berbagai percobaan, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa untuk zat yang sama, jumlah panas yang berbeda diperlukan untuk memindahkannya dari wujud padat ke cair.

Kemudian diputuskan untuk membandingkan jumlah panas ini dengan massa materi yang sama. Hal ini menyebabkan munculnya karakteristik seperti panas spesifik fusi.

Definisi

Panas spesifik fusi- jumlah kalor yang harus diberikan kepada 1 kg zat yang dipanaskan sampai titik leleh untuk memindahkannya dari wujud padat ke cair.

Nilai yang sama dilepaskan selama kristalisasi 1 kg zat.

Panas spesifik peleburan ditunjukkan (huruf Yunani, dibaca sebagai "lambda" atau "lambda").

Satuan: . Dalam hal ini, tidak ada suhu dalam dimensi, karena suhu tidak berubah selama peleburan (kristalisasi).

Untuk menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk melebur suatu zat, digunakan rumus:

Jumlah panas (J);

Panas peleburan spesifik (yang dicari dalam tabel;

Massa zat.

Ketika tubuh mengkristal, itu ditulis dengan tanda "-", karena panas dilepaskan.

Contohnya adalah panas spesifik pelelehan es:

. Atau panas spesifik peleburan besi:

.

Bahwa kalor jenis pelelehan es ternyata lebih besar daripada kalor jenis pelelehan besi seharusnya tidak mengejutkan. Banyaknya kalor yang dibutuhkan suatu zat tertentu untuk melebur bergantung pada karakteristik zat tersebut, khususnya energi ikatan antar partikel zat tersebut.

Dalam pelajaran ini, kita melihat konsep panas spesifik fusi.

Dalam pelajaran berikutnya, kita akan belajar bagaimana memecahkan masalah untuk memanaskan dan melelehkan benda kristal.

Bibliografi

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Physics 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A. V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fisika 8. - M .: Pendidikan.

1. Fisika, mekanika, dll. ().
2. Fisika keren ().
3. Portal internet Kaf-fiz-1586.narod.ru ().

Pekerjaan rumah

Proses kristalisasi dan peleburan menggambarkan besaran fisika yang sama. Perbedaannya adalah bahwa selama peleburan, tubuh membutuhkan energi untuk menghancurkan kisi-kisi, sedangkan selama kristalisasi, sebaliknya, tubuh mengeluarkan energi ke lingkungan.

Konsep panas spesifik kristalisasi

Panas spesifik kristalisasi (pelelehan) dipahami sebagai jumlah energi yang dilepaskan (dikonsumsi) sebesar 1 kg. zat selama transisi dari cair ke padat (dan sebaliknya). Penting untuk dicatat bahwa dalam proses kristalisasi (pelelehan) suhu zat tidak berubah dan telah dibawa ke nilai di mana proses itu sendiri dimungkinkan.

Panas spesifik kristalisasi (pelelehan) diukur dalam J / kg., Ini dilambangkan dengan huruf alfabet Yunani . Menurut definisi:

di mana Q adalah jumlah energi yang dilepaskan (dikonsumsi) oleh m kilogram materi.

Perhitungan energi dalam proses termal berurutan

Pertimbangkan proses pendinginan m kg air dari suhu, misalnya, +20°C hingga -10°C. Di sini kita berurusan dengan tiga proses termal:

• pendinginan air dari +20°С hingga 0°С, T1 = - 20°;
• kristalisasi air menjadi es pada 0°C;
• pendinginan es dari 0°С hingga -10°С, T2 = - 10°;

Jumlah energi yang dilepaskan Q sama dengan jumlah energi dalam setiap proses ini:

Q = Q1 + Q2 + Q3;

Q1 = C1 * m * T1;

Q3 = C2 * m * T2;

di mana C1 dan C2 masing-masing adalah kapasitas panas spesifik air dan es. Tanda “-” pada Q2 berarti bahwa proses pelepasan energi selama kristalisasi sedang berlangsung.

Perubahan wujud zat dari wujud kristal padat ke wujud cair disebut... meleleh. Untuk melelehkan tubuh kristal padat, itu harus dipanaskan sampai suhu tertentu, yaitu, panas harus disuplai.Temperatur saat suatu zat melebur disebuttitik leleh zat.

Proses sebaliknya - transisi dari cair ke padat - terjadi ketika suhu turun, yaitu, panas dihilangkan. Perubahan wujud zat dari cair ke padat disebutpengerasan , atau kristallisis . Suhu di mana suatu zat mengkristal disebutsuhu kristaltion .

Pengalaman menunjukkan bahwa setiap zat mengkristal dan meleleh pada suhu yang sama.

Gambar tersebut menunjukkan grafik ketergantungan suhu benda kristal (es) pada waktu pemanasan (dari titik TETAPI ke titik D) dan waktu pendinginan (dari titik D ke titik K). Ini menunjukkan waktu pada sumbu horizontal dan suhu pada sumbu vertikal.

Dapat dilihat dari grafik bahwa pengamatan proses dimulai dari saat suhu es -40 ° C, atau, seperti yang mereka katakan, suhu pada saat awal waktu. tlebih awal= -40 °С (titik TETAPI pada grafik). Dengan pemanasan lebih lanjut, suhu es meningkat (pada grafik, ini adalah luasnya AB). Temperatur naik menjadi 0 °C, titik leleh es. Pada 0 ° C, es mulai mencair dan suhunya berhenti naik. Selama seluruh waktu pencairan (yaitu, sampai semua es mencair), suhu es tidak berubah, meskipun pembakar terus menyala dan panas, oleh karena itu, disuplai. Proses peleburan sesuai dengan bagian horizontal grafik matahari . Hanya setelah semua es mencair dan berubah menjadi air, suhu mulai naik lagi (bagian CD). Setelah suhu air mencapai +40 ° C, pembakar padam dan air mulai mendingin, yaitu panas dihilangkan (untuk ini, bejana dengan air dapat ditempatkan di bejana lain yang lebih besar dengan es). Suhu air mulai turun (bagian DE). Ketika suhu mencapai 0 °C, suhu air berhenti menurun, meskipun panas masih hilang. Ini adalah proses kristalisasi air - pembentukan es (bagian horizontal EF). Sampai semua air berubah menjadi es, suhu tidak akan berubah. Hanya setelah ini suhu es mulai menurun (bagian FK).

Tampilan grafik yang dipertimbangkan dijelaskan sebagai berikut. Lokasi di AB karena masukan panas, energi kinetik rata-rata molekul es meningkat, dan suhunya naik. Lokasi di matahari semua energi yang diterima oleh isi labu dihabiskan untuk penghancuran kisi kristal es: susunan spasial yang teratur dari molekulnya diganti dengan yang tidak teratur, jarak antara molekul berubah, mis. molekul disusun ulang sedemikian rupa sehingga zat menjadi cair. Energi kinetik rata-rata molekul tidak berubah, sehingga suhu tetap tidak berubah. Peningkatan lebih lanjut dalam suhu air es cair (di area CD) berarti peningkatan energi kinetik molekul air karena panas yang diberikan oleh pembakar.

Saat mendinginkan air (bagian DE) sebagian energi diambil darinya, molekul air bergerak dengan kecepatan lebih rendah, energi kinetik rata-ratanya turun - suhu turun, air mendingin. Pada 0 °C (bagian horizontal EF) molekul mulai berbaris dalam urutan tertentu, membentuk kisi kristal. Sampai proses ini selesai, suhu zat tidak akan berubah, meskipun panas dihilangkan, yang berarti bahwa ketika memadat, cairan (air) melepaskan energi. Inilah energi yang diserap es, berubah menjadi cairan (bagian matahari). Energi dalam zat cair lebih besar dari pada zat padat. Selama peleburan (dan kristalisasi), energi internal tubuh berubah secara tiba-tiba.

Logam yang melebur pada suhu di atas 1650 disebut tahan panas(titanium, kromium, molibdenum, dll.). Tungsten memiliki titik leleh tertinggi di antara mereka - sekitar 3400 ° C. Logam tahan api dan senyawanya digunakan sebagai bahan tahan panas dalam teknologi pesawat terbang, roket dan luar angkasa, serta tenaga nuklir.

Kami tekankan sekali lagi bahwa selama peleburan, zat menyerap energi. Selama kristalisasi, sebaliknya, ia memberikannya ke lingkungan. Menerima sejumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi, media memanas. Ini diketahui banyak burung. Tidak heran mereka dapat dilihat di musim dingin dalam cuaca dingin duduk di atas es yang menutupi sungai dan danau. Karena pelepasan energi selama pembentukan es, udara di atasnya ternyata beberapa derajat lebih hangat daripada di hutan di pepohonan, dan burung-burung memanfaatkannya.

Mencairnya zat amorf.

Kehadiran tertentu titik leleh adalah fitur penting dari zat kristal. Atas dasar inilah mereka dapat dengan mudah dibedakan dari benda amorf, yang juga diklasifikasikan sebagai padatan. Ini termasuk, khususnya, kaca, resin yang sangat kental, dan plastik.

Zat amorf(tidak seperti kristal) tidak memiliki titik leleh tertentu - mereka tidak meleleh, tetapi melunak. Ketika dipanaskan, sepotong kaca, misalnya, pertama-tama menjadi lunak karena keras, dapat dengan mudah ditekuk atau diregangkan; pada suhu yang lebih tinggi, potongan mulai berubah bentuknya di bawah pengaruh gravitasinya sendiri. Saat memanas, massa kental tebal mengambil bentuk kapal di mana ia berada. Massa ini pada awalnya kental, seperti madu, kemudian seperti krim asam, dan, akhirnya, menjadi cairan dengan viskositas yang hampir sama dengan air. Namun, tidak mungkin untuk menunjukkan suhu spesifik untuk transisi dari padat ke cair di sini, karena tidak ada.

Alasan untuk ini terletak pada perbedaan mendasar antara struktur benda amorf dan struktur benda kristal. Atom-atom dalam benda amorf tersusun secara acak. Badan amorf dalam strukturnya menyerupai cairan. Sudah di kaca padat, atom disusun secara acak. Ini berarti bahwa peningkatan suhu kaca hanya meningkatkan jangkauan getaran molekulnya, memberi mereka kebebasan bergerak secara bertahap. Oleh karena itu, kaca melunak secara bertahap dan tidak menunjukkan karakteristik transisi "padat-cair" yang tajam dari transisi dari susunan molekul dalam urutan yang ketat ke yang tidak teratur.

Panas yang mencair.

Panas leleh- ini adalah jumlah panas yang harus diberikan ke suatu zat pada tekanan konstan dan suhu konstan yang sama dengan titik leleh untuk mentransfernya sepenuhnya dari keadaan kristal padat ke bentuk cair. Panas peleburan sama dengan jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi suatu zat dari keadaan cair. Selama peleburan, semua panas yang disuplai ke zat digunakan untuk meningkatkan energi potensial molekulnya. Energi kinetik tidak berubah karena peleburan terjadi pada suhu tetap.

Mempelajari secara eksperimental peleburan berbagai zat dengan massa yang sama, orang dapat melihat bahwa jumlah panas yang berbeda diperlukan untuk mengubahnya menjadi cairan. Misalnya, untuk melelehkan satu kilogram es, Anda perlu mengeluarkan energi 332 J, dan untuk melelehkan 1 kg timah - 25 kJ.

Jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh dianggap negatif. Oleh karena itu, ketika menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi suatu zat dengan massa m, Anda harus menggunakan rumus yang sama, tetapi dengan tanda minus:

Panas pembakaran.

Panas pembakaran(atau nilai kalori, kalori) adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar.

Untuk memanaskan benda, energi yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar sering digunakan. Bahan bakar konvensional (batubara, minyak, bensin) mengandung karbon. Selama pembakaran, atom karbon bergabung dengan atom oksigen di udara, menghasilkan pembentukan molekul karbon dioksida. Energi kinetik molekul-molekul ini ternyata lebih besar daripada energi partikel awal. Peningkatan energi kinetik molekul selama pembakaran disebut pelepasan energi. Energi yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar adalah panas pembakaran bahan bakar ini.

Panas pembakaran bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar dan massanya. Semakin besar massa bahan bakar, semakin besar jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna.

Besaran fisika yang menunjukkan banyaknya kalor yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar seberat 1 kg disebut panas spesifik pembakaran bahan bakar.Panas spesifik pembakaran dilambangkan dengan hurufqdan diukur dalam joule per kilogram (J/kg).

Kuantitas panas Q dilepaskan selama pembakaran m kg bahan bakar ditentukan dengan rumus:

Untuk menemukan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar dengan massa yang berubah-ubah, perlu untuk mengalikan panas spesifik pembakaran bahan bakar ini dengan massanya.