Pe măsură ce temperatura scade, o substanță poate trece de la starea lichidă la starea solidă.

Acest proces se numește solidificare sau cristalizare.
În timpul solidificării unei substanțe, se eliberează aceeași cantitate de căldură, care este absorbită în timpul topirii acesteia.

Formulele de calcul pentru cantitatea de căldură în timpul topirii și cristalizării sunt aceleași.

Temperaturile de topire și solidificare ale aceleiași substanțe, dacă presiunea nu se modifică, sunt aceleași.
Pe tot parcursul procesului de cristalizare, temperatura substanței nu se modifică și poate exista simultan atât în ​​stare lichidă, cât și în stare solidă.

Uită-te la raftul de cărți

INTERESANT DESPRE CRISTALIZARE

Gheață colorată?

Dacă adăugați puțină vopsea sau frunze de ceai într-un pahar de plastic cu apă, amestecați-l și, după ce a primit o soluție colorată, înfășurați paharul deasupra și expuneți-l la îngheț, atunci va începe să se formeze un strat de gheață de jos până suprafata. Cu toate acestea, nu vă așteptați să obțineți gheață colorată!

Acolo unde a început înghețarea apei, va exista un strat de gheață absolut transparent. Partea sa superioară va fi colorată și chiar mai puternică decât soluția originală. Dacă concentrația de vopsea a fost foarte mare, atunci o baltă din soluția sa poate rămâne pe suprafața gheții.
Faptul este că gheața proaspătă transparentă se formează în soluții de vopsea și săruri. cristalele în creștere înlocuiesc orice atom străin și molecule de impurități, încercând să construiască o rețea perfectă cât este posibil. Abia atunci când impuritățile nu au unde să meargă, gheața începe să le integreze în structura sa sau să le lase sub formă de capsule cu un lichid concentrat. Prin urmare, gheața de mare este proaspătă și chiar și cele mai murdare bălți sunt acoperite cu gheață transparentă și curată.

La ce temperatură îngheață apa?

Este mereu la zero grade?
Dar dacă apă fiartă se toarnă într-un pahar absolut curat și uscat și se pune în afara ferestrei la îngheț la o temperatură de minus 2-5 grade C, acoperită cu sticlă curată și ferită de lumina directă a soarelui, atunci în câteva ore conținutul sticla se va răci sub zero, dar rămâne lichidă.
Dacă apoi deschideți un pahar și aruncați o bucată de gheață sau zăpadă sau chiar praf în apă, atunci literalmente în fața ochilor voștri apa va îngheța instantaneu, încolțind în tot volumul cu cristale lungi.

De ce?
Transformarea unui lichid într-un cristal are loc în primul rând pe impurități și neomogenități - particule de praf, bule de aer, neregularități pe pereții vasului. Apa pură nu are centre de cristalizare și poate fi suprarăcită în timp ce rămâne lichidă. În acest fel, s-a putut aduce temperatura apei la minus 70°C.

Cum se întâmplă în natură?

La sfârșitul toamnei, râurile și pâraiele foarte curate încep să înghețe din fund. Printr-un strat de apă limpede se vede clar că algele și lemnul de la fund sunt acoperite cu un strat de gheață. La un moment dat, această gheață de jos iese la iveală, iar suprafața apei se dovedește instantaneu a fi legată de o crustă de gheață.

Temperatura straturilor superioare de apă este mai mică decât a celor adânci, iar înghețarea pare să înceapă de la suprafață. Cu toate acestea, apa pură îngheață fără tragere de inimă, iar gheața se formează în primul rând acolo unde există o suspensie de nămol și o suprafață solidă - aproape de fund.

În aval de cascade și deversoare de baraj, există adesea o masă spongioasă de gheață în apă care crește în apă agitată. Ridicându-se la suprafață, uneori blochează întregul canal, formând așa-numitul zazhory, care poate chiar bara râul.

De ce gheața este mai ușoară decât apa?

În interiorul gheții există mulți pori și goluri umplute cu aer, dar nu acesta este motivul care poate explica faptul că gheața este mai ușoară decât apa. Gheață și fără pori microscopici
are totuși o densitate mai mică decât cea a apei. Totul este despre caracteristicile structurii interne a gheții. Într-un cristal de gheață, moleculele de apă sunt situate la nodurile rețelei cristaline, astfel încât fiecare să aibă patru „vecini”.

Apa, pe de altă parte, nu are o structură cristalină, iar moleculele dintr-un lichid sunt situate mai aproape decât într-un cristal, adică. apa este mai densă decât gheața.
În primul rând, când gheața se topește, moleculele eliberate păstrează în continuare structura rețelei cristaline, iar densitatea apei rămâne scăzută, dar treptat rețeaua cristalină este distrusă, iar densitatea apei crește.
La o temperatură de + 4°C, densitatea apei atinge un maxim, iar apoi, odată cu creșterea temperaturii, începe să scadă din cauza creșterii vitezei de mișcare termică a moleculelor.

Cum îngheață o băltoacă?

Când se răcesc, straturile superioare de apă devin mai dense și se scufundă în jos. Locul lor este luat de apa mai densă. O astfel de amestecare are loc până când temperatura apei scade la +4 grade Celsius. La această temperatură, densitatea apei este maximă.
Odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, straturile superioare de apă se pot micșora deja mai mult și, răcind treptat, până la 0 grade, apa începe să înghețe.

Toamna, temperatura aerului noaptea și ziua este foarte diferită, așa că gheața îngheață în straturi.
Suprafața inferioară a gheții de pe o băltoacă înghețată este foarte asemănătoare cu o secțiune transversală a unui trunchi de copac:
sunt vizibile inele concentrice. Lățimea inelelor de gheață poate fi folosită pentru a judeca vremea. De obicei balta incepe sa inghete de la margini, pentru ca. este mai puțină adâncime. Aria inelelor formate scade odată cu apropierea de centru.

INTERESANT

Că, în conductele din partea subterană a clădirilor, apa îngheață adesea nu în îngheț, ci în dezgheț!
Acest lucru se datorează conductivității termice slabe a solului. Căldura trece prin pământ atât de încet încât temperatura minimă din sol apare mai târziu decât pe suprafața pământului. Cu cât mai adânc, cu atât mai târziu. Adesea, în timpul înghețurilor, solul nu are timp să se răcească și numai atunci când se instalează un dezgheț pe sol, înghețul ajunge la sol.

Că, înghețând într-o sticlă cu plută, apa o sparge. Ce se întâmplă cu un pahar dacă îngheți apă în el? Apa, înghețată, se va extinde nu numai în sus, ci și în lateral, iar sticla se va micșora. Acest lucru va duce în continuare la distrugerea sticlei!

ȘTIAȚI

Există un caz cunoscut când conținutul unei sticle de narzan bine răcit în congelator, deschis într-o zi fierbinte de vară, s-a transformat instantaneu într-o bucată de gheață.

Metalul „fontă” se comportă interesant, care se extinde în timpul cristalizării. Acest lucru îi permite să fie folosit ca material pentru turnarea artistică a zăbrelelor subțiri de dantelă și sculpturilor de masă mici. Într-adevăr, atunci când se solidifică, se extinde, fonta umple totul, chiar și cele mai delicate detalii ale formei.

În Kuban, băuturile tari sunt pregătite iarna - „îngheață”. Pentru a face acest lucru, vinul este expus la îngheț. În primul rând, apa îngheață și rămâne o soluție concentrată de alcool. Se scurge si se repeta operatiunea pana se obtine rezistenta dorita. Cu cât concentrația de alcool este mai mare, cu atât punctul de îngheț este mai mic.

Cea mai mare piatră de grindină înregistrată de oameni a căzut în Kansas, SUA. Greutatea sa era de aproape 700 de grame.

Oxigenul în stare gazoasă la o temperatură de minus 183 grade C se transformă într-un lichid, iar la o temperatură de minus 218,6 grade C, oxigenul solid se obține din lichid

Pe vremuri, oamenii foloseau gheața pentru a depozita alimente. Carl von Linde a creat primul frigider de acasă alimentat de un motor cu abur care pompa gaz freon prin conducte. În spatele frigiderului, gazul din țevi s-a condensat și s-a transformat într-un lichid. În interiorul frigiderului, freonul lichid s-a evaporat și temperatura acestuia a scăzut brusc, răcind compartimentul frigiderului. Abia în 1923, inventatorii suedezi Balzen von Platen și Carl Muntens au creat primul frigider electric, în care freonul se transformă din lichid în gaz și preia căldură din aerul din frigider.

ASTA ESTE DA

Mai multe bucăți de gheață carbonică aruncate în benzina arzând sting focul.
Există gheață care ar arde degetele dacă ar putea fi atinsă. Se obtine la presiune foarte mare, la care apa se transforma in stare solida la o temperatura mult peste 0 grade Celsius.

Aproape toate tipurile de polimeri care se găsesc pe piața materialelor și produselor industriale și de construcții pot fi produse și sub formă amestecuri lichide bicomponente, emailuri si solutii. Aceste materiale sunt un produs semifinit pentru producția ulterioară de acoperiri dure, piese și elemente de structuri complexe. Produsele semifabricate au o gamă largă de utilizări, de la producția industrială la scară largă până la nevoile individuale ale gospodăriei.

Tipuri și scopuri ale materialelor plastice lichide

Termenul „mase plastice lichide” este un nume de cod pentru un întreg grup de produse produse sub forma unei mase fluide inițiale, care, după ce a fost turnată în matrițe sau acoperită pe suprafețe, capătă calitățile unui material sintetic solid.

Reacțiile chimice care declanșează procesul de întărire a materialului au loc sub influența aerului. În funcție de tipul de amestec, procesul se poate desfășura la temperatura ambiantă normală sau la temperaturi ridicate. Principalele tipuri sunt următoarele:

• Vopselele lichide din plastic sunt o acoperire universală pentru toate tipurile de suprafețe care protejează în mod fiabil produsele, piesele și recipientele de efectele lichidelor agresive chimic, șocurile mecanice, coroziunea și conferă calități decorative și estetice structurilor. Vopselele sunt amestecuri de poliuretan, acrilice sau alchide cu aditivi coloranti si plastifianti. Ca solvent, de regulă, se folosesc compuși organici.
• Compușii polimerici pentru etanșarea rosturilor, umplerea golurilor și a găurilor sunt semnificativ superiori în caracteristicile lor tehnice față de etanșanții siliconici utilizați în mod obișnuit. Materialul de pornire are consistența unei paste, iar după întărire capătă rezistența și elasticitatea unui polimer solid.
• Materialele plastice turnate prin injecție întărite la rece sunt formulări fluide din două componente care, atunci când sunt amestecate, se întăresc în aer liber. Compoziția polimerizează la temperatura ambiantă normală pentru o perioadă scurtă de timp. Materialul este ideal pentru turnarea diverselor forme complexe, deoarece repetă chiar și cele mai mici detalii ale matricei.
• Plasticul lichid pentru o mașină este aplicat pe caroserie pentru a păstra vopseaua, a preveni formarea de microfisuri, a proteja metalul de rugină și deteriorări mecanice. Acoperirea polimerică previne decolorarea culorii „native” a mașinii, sporește efectul de strălucire și noutatea caroseriei.

Aplicarea polimerilor lichizi

Datorită celor mai înalte caracteristici tehnice, confortul și fabricabilitatea muncii plastic turnat prin injecție este adesea folositîn loc de o mare varietate de materiale structurale de origine artificială și naturală. Unele aplicații ale polimerilor lichizi merită luate în considerare în detaliu.

Pardoseli din poliuretan

In mod traditional, pardoselile din cladirile industriale au un pavaj din beton sau mozaic taiat in carduri de 6x6 m. In functie de tipul proceselor tehnologice, pardoselile din ateliere pot fi si gresie, au hidroizolatii armate si alte caracteristici tehnice.

Recent, podelele autonivelante din poliuretan câștigă din ce în ce mai multă popularitate. Pardoseala polimerică are următoarele proprietăți distinctive:

• rezistență mare la uzură și rezistență, permițând funcționarea stratului de acoperire ca suprafață pentru trecerea stivuitoarelor, mașinilor și chiar a camioanelor;
• mentenanță ridicată, oferind posibilitatea refacerii rapide și de înaltă calitate a zonelor deteriorate. Pentru aceasta se folosesc materiale plastice lichide cu polimerizare la rece;
• caracteristici excelente de impermeabilizare, care fac posibilă utilizarea acestui design de podea în încăperi cu procese tehnologice umede;
• rezistență la radiațiile ultraviolete;
• posibilitatea de funcționare în prezența unor medii agresive chimic;
• rezistență la scurgeri de lichide tehnice, cum ar fi solvenți, combustibili și lubrifianți și altele;
• posibilitatea de a așeza compoziția polimerică pe aproape orice suprafață - beton, ciment, lemn, bază de piatră, plăci metalice;
• pardoselile acoperite cu poliuretan sunt usor de folosit, usor de manevrat si spalare si curatare mecanizata;
• podelele pot fi folosite atât în ​​încăperi încălzite, cât și neîncălzite, precum și în încăperi cu umiditate ridicată și schimbări bruște de temperatură;
• Acoperirea podelei din beton poliuretanic are calități estetice ridicate și oferă camerei un aspect îngrijit și modern.

Acoperirile polimerice turnate pot fi instalate atat la interior cat si la exterior (depozite deschise pentru materii prime si produse finite, parcari, terenuri de tenis, patinaj cu role, karting si alte facilitati tehnice si sportive). Plasticul lichid poate fi utilizat pentru aplicarea pe trotuarele asfaltate ca marcaj rutier.

Pe lângă acoperirile poliuretanice pentru finisarea structurilor de construcții stradale, trepte, scări, garduri, diferite forme arhitecturale mici, pot fi utilizate și vopsele pe bază de polimer-alchid.

Aplicarea unor astfel de compoziții nu necesită pregătirea atentă a suprafeței și protejează în mod fiabil structurile de coroziune, efectele sarcinilor mecanice, impacturilor și șocurilor. Acoperirea este ușor de curățat de praf și murdărie și are un aspect frumos și atractiv.

Materiale plastice lichide pentru ferestre

Unul dintre domeniile relativ noi de aplicare a materialelor plastice lichide este etanșarea ansamblurilor de montare a ferestrelor și ușilor din plastic. Utilizarea adezivilor din clorură de polivinil în aceste scopuri înlocuiește treptat masticele și etanșanții siliconici tradiționali.

Spre deosebire de silicon, clorura de polivinil lichidă, umplend golurile, intră într-o legătură chimică cu structurile ferestrelor din plastic, demarând procesul de sudare chimică a pieselor. La sfârșitul procesului de polimerizare, se formează o structură plastică omogenă puternică, care nu are limite pronunțate ale articulațiilor.

Amestecurile de polimeri fluide pentru ferestre pot avea o varietate de culori și nuanțe. Disponibil in materiale transparente. Materialul întărit nu se estompează sau se micșorează în timp, ceea ce face ca etanșarea să fie mai bună și mai durabilă decât umplutura cu silicon.

Materiale plastice bicomponente turnate prin injecție

Una dintre cele mai populare aplicații pentru amestecurile de polimeri lichizi este producerea diferitelor piese prin turnarea materialului în formele corespunzătoare. Plasticul lichid pentru turnare este un amestec cu două componente format dintr-o bază și un întăritor, care, interacționând între ele, se formează. Materialul este utilizat pe scară largă pentru fabricarea unor astfel de produse:

• blocuri de construcție;
• structuri de fațadă;
• elemente decorative în relief;
• sculpturi, măști și alte produse de artă volumetrică;
• role, role, roti;
• plăci pentru căptușirea structurilor metalice;
• elemente de căptușeală rezistente chimic ale rezervoarelor și containerelor;
• proteze medicale;
• bucșe anti-vibrații, garnituri și duze.

După turnare în matrițe, plasticul lichid bicomponent se polimerizează și se întărește, repetând exact cele mai mici detalii ale matricei. După extragerea din matriță, suprafața produsului poate fi rafinată în continuare mecanic sau manual.

Ușurința de prelucrare face ca acest material să fie popular printre lucrătorii din specialitățile creative.

Tipurile și clasele de polimeri turnați diferă între ele în ceea ce privește viteza de întărire, gradul de densitate, plasticitate, rezistență, duritate, precum și soluțiile de culoare și nivelul de transparență. Produsele obtinute prin turnarea plasticului lichid sunt superioare in ceea ce priveste performantele produselor din cauciuc, cauciuc, gips si amestecuri de beton.

Orice element poate fi în mai multe stări diferite, sub rezerva unele conditii externe. Topirea și solidificarea corpurilor cristaline sunt principalele modificări în structura materialelor. Un bun exemplu este apa, care poate fi în stare lichidă, gazoasă și solidă. Aceste forme diferite sunt numite state agregate (din greacă. „eu leg”). Starea de agregare este formele unui element, care diferă prin natura aranjamentului particulelor (atomilor), care nu își schimbă structura.

In contact cu

Cum se întâmplă schimbarea

Există mai multe procese care caracterizează schimbarea formei diverse substante:

• întărire;
• fierbere;
• (de la o formă solidă imediat la una gazoasă);
• evaporare;
• siguranța;
• condensare;
• desublimare (trecerea inversă de la sublimare).

Fiecare transformare este caracterizată de anumite condiții care trebuie îndeplinite pentru o tranziție de succes.

Formule

Ce proces se numește termic? Orice în care există o schimbare a stărilor agregate ale materialelor, deoarece temperatura joacă un rol important în ele. Orice schimbare termică are opusul ei: de la lichid la solid și invers, de la solid la vapori și invers.

Important! Aproape toate procesele termice sunt reversibile.

Există formule prin care poți determina care va fi căldura specifică, adică căldura necesară pentru a schimba 1 kg de solid.

De exemplu, formula de solidificare și topire este: Q=λm, unde λ este căldura specifică.

Dar formula pentru afișarea procesului de răcire și încălzire este Q \u003d cmt, unde c este capacitatea termică specifică - cantitatea de căldură pentru a încălzi 1 kg de material cu un grad, m este masa și t este diferența de temperatură .

Formula pentru condensare și vaporizare: Q=Lm, unde căldura specifică este -L și m este masa.

Descrierea proceselor

Topirea este una dintre metodele de deformare a structurii, trece de la solid la lichid. Se procedează aproape în același mod în toate cazurile, dar în două moduri diferite:

• elementul este încălzit extern;
• încălzirea vine din interior.

Aceste două metode diferă în funcție de instrumente: în primul caz, substanțele sunt încălzite într-un cuptor special, iar în al doilea, trec curent prin obiect sau îl încălzesc inductiv, plasându-l într-un câmp electromagnetic cu frecvențe înalte.

Important! Distrugerea structurii cristaline a materialului și apariția unor modificări în acesta duce la starea lichidă a elementului.

Folosind instrumente diferite, puteți realiza același proces:

• temperatura crește;
• rețeaua cristalină se modifică;
• particulele se îndepărtează unele de altele;
• apar alte încălcări ale rețelei cristaline;
• legăturile interatomice sunt rupte;
• se formează un strat cvasi-lichid.

După cum a devenit deja clar, temperatura este principalul factor datorită căruia se modifică starea elementului. Punctul de topire este împărțit în:

• plămâni - nu mai mult de 600 ° C;
• mediu - 600-1600 ° C;
• strâns - peste 1600 ° С.

Instrumentul pentru această lucrare este ales în funcție de apartenența unuia sau altui grup: cu cât este mai necesară încălzirea materialului, cu atât mecanismul ar trebui să fie mai puternic.

Cu toate acestea, ar trebui să fiți atenți și să comparați datele cu sistemul de coordonate, de exemplu, temperatura critică a mercurului solid este -39 ° C, iar alcoolul solid - -114 ° C, dar cea mai mare dintre ele va fi -39 ° C , deoarece acest număr este mai aproape de zero.

Un indicator la fel de important este punctul de fierbere, la care fierbe lichidul. Această valoare este egală cu căldura vaporilor formați deasupra suprafeței. Acest indicator este direct proporțional cu presiunea: odată cu creșterea presiunii, punctul de topire crește și invers.

Materiale auxiliare

Fiecare material are propriii indicatori de temperatură la care se schimbă forma, iar pentru fiecare dintre ei este posibil să-și întocmească propriul program de topire și solidificare. În funcție de rețeaua cristalină, indicatorii se vor schimba. De exemplu, graficul de topire a gheții arată că are nevoie de foarte puțină căldură, așa cum se arată mai jos:

Graficul arată raportul dintre cantitatea de căldură (vertical) și timpul (orizontal) necesară pentru a topi gheața.

Tabelul arată cât este nevoie pentru a topi cele mai comune metale.

Diagrama de topire și alte materiale auxiliare sunt esențiale în timpul experimentelor pentru a urmări modificările de poziție a particulelor și a sesiza începutul modificării formei elementelor.

solidificarea corpurilor

Întărirea este schimbarea formei lichide a unui element într-o formă solidă. Condiția prealabilă este ca temperatura să scadă sub punctul de îngheț. În timpul acestei proceduri, se poate forma o structură cristalină de molecule, iar apoi schimbarea stării se numește cristalizare. În acest caz, elementul în formă lichidă trebuie să se răcească la temperatura de solidificare sau cristalizare.

Topirea și solidificarea corpurilor cristaline se realizează în aceleași condiții de mediu: se cristalizează la 0 ° C, iar gheața se topește la același indicator.

Iar în cazul metalelor: fier necesar 1539°С pentru topire si cristalizare.

Experiența demonstrează că pentru solidificare o substanță trebuie să elibereze o cantitate egală de căldură, ca în transformarea inversă.

În același timp, moleculele sunt atrase unele de altele, formând o rețea cristalină, incapabile să reziste, deoarece își pierd energia. Astfel, căldura specifică determină câtă energie este necesară pentru a transforma un corp într-o stare lichidă și câtă cantitate este eliberată în timpul solidificării.

Formula de întărire - acesta este Q = λ*m. În timpul cristalizării, semnului Q este adăugat un semn minus, deoarece corpul în acest caz eliberează sau pierde energie.

Studiem fizica - grafice de topire și solidificare a substanțelor

Procese de topire și solidificare a cristalelor

Concluzie

Toți acești indicatori ai proceselor termice trebuie cunoscuți pentru o înțelegere profundă a fizicii și înțelegerea proceselor naturale primitive. Este necesar să le explicăm elevilor cât mai devreme posibil, folosind mijloace improvizate ca exemple.