Keď teplota klesá, látka sa môže zmeniť z kvapalného stavu na pevné.

Tento proces sa nazýva tuhnutie alebo kryštalizácia.
Pri tuhnutí látky sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla, ktoré sa absorbuje pri jej tavení.

Výpočtové vzorce pre množstvo tepla pri tavení a kryštalizácii sú rovnaké.

Teploty topenia a tuhnutia tej istej látky, ak sa tlak nemení, sú rovnaké.
Počas procesu kryštalizácie sa teplota látky nemení a môže súčasne existovať v kvapalnom aj pevnom stave.

POZRITE SA NA POLIČKU

ZAUJÍMAVOSŤ O KRYŠTALIZÁCII

Farebný ľad?

Ak do plastového pohára s vodou pridáte trochu farby alebo čajových lístkov, premiešate ho a po prijatí farebného roztoku pohár navrchu obalíte a vystavíte mrazu, začne sa od spodnej časti tvoriť vrstva ľadu. povrch. Nečakajte však, že dostanete farebný ľad!

Tam, kde začalo zamŕzanie vody, bude úplne priehľadná vrstva ľadu. Jeho horná časť bude farebná a ešte pevnejšia ako pôvodné riešenie. Ak bola koncentrácia farby veľmi vysoká, na povrchu ľadu môže zostať kaluž jej roztoku.
Faktom je, že priehľadný čerstvý ľad sa tvorí v roztokoch farieb a solí. rastúce kryštály vytláčajú akékoľvek cudzie atómy a molekuly nečistôt a snažia sa vybudovať dokonalú mriežku, kým je to možné. Až keď sa nečistoty nemajú kam dostať, ľad ich začne zabudovávať do svojej štruktúry alebo ich opúšťa vo forme kapsúl s koncentrovanou tekutinou. Preto je morský ľad čerstvý a aj tie najšpinavšie mláky sú pokryté priehľadným a čistým ľadom.

Pri akej teplote voda zamrzne?

Je tam vždy nula stupňov?
Ak sa však prevarená voda naleje do absolútne čistého a suchého pohára a umiestni sa za oknom do mrazu pri teplote mínus 2-5 stupňov C, prikryje sa čistým sklom a chráni pred priamym slnečným žiarením, potom sa o niekoľko hodín obsah pohára sklo sa ochladí pod nulu, ale zostane tekuté.
Ak potom otvoríte pohár a hodíte do vody kúsok ľadu alebo snehu alebo dokonca len prachu, voda doslova pred vašimi očami okamžite zamrzne a v celom objeme vyrastie dlhé kryštály.

prečo?
K premene kvapaliny na kryštál dochádza predovšetkým na nečistotách a nehomogenitách – prachové častice, vzduchové bubliny, nerovnosti na stenách nádoby. Čistá voda nemá kryštalizačné centrá a môže byť podchladená, pričom zostáva tekutá. Takto sa podarilo dostať teplotu vody na mínus 70°C.

Ako sa to deje v prírode?

Koncom jesene začínajú od dna zamŕzať veľmi čisté rieky a potoky. Cez vrstvu čistej vody je jasne vidieť, že riasy a naplavené drevo na dne sú porastené voľným ľadovým povlakom. V určitom bode sa tento spodný ľad objaví a povrch vody sa okamžite ukáže ako zviazaný ľadovou kôrou.

Teplota horných vrstiev vody je nižšia ako v hlbokých a zdá sa, že zamŕzanie začína od povrchu. Čistá voda však neochotne zamŕza a ľad sa tvorí predovšetkým tam, kde je suspenzia bahna a pevný povrch - blízko dna.

Pod vodopádmi a priehradnými prepadmi sa v rozvírenej vode často nachádza hubovitá masa ľadu vo vode. Vystupujúc na povrch niekedy upchá celý kanál a vytvorí takzvané zážory, ktoré môžu rieku aj prehradiť.

Prečo je ľad ľahší ako voda?

Vo vnútri ľadu je veľa pórov a medzier vyplnených vzduchom, ale to nie je dôvod, ktorý by mohol vysvetliť skutočnosť, že ľad je ľahší ako voda. Ľadové a bez mikroskopických pórov
stále má menšiu hustotu ako voda. Je to všetko o vlastnostiach vnútornej štruktúry ľadu. V kryštáloch ľadu sú molekuly vody umiestnené v uzloch kryštálovej mriežky, takže každá má štyroch „susedov“.

Voda na druhej strane nemá kryštalickú štruktúru a molekuly v kvapaline sú umiestnené bližšie ako v kryštáli, t.j. voda je hustejšia ako ľad.
Po prvé, keď sa ľad topí, uvoľnené molekuly si stále zachovávajú štruktúru kryštálovej mriežky a hustota vody zostáva nízka, ale postupne sa kryštálová mriežka ničí a hustota vody sa zvyšuje.
Pri teplote + 4 ° C dosiahne hustota vody maximum a potom so zvýšením teploty začne klesať v dôsledku zvýšenia rýchlosti tepelného pohybu molekúl.

Ako zamrzne mláka?

Po ochladení horné vrstvy vody zhustnú a klesnú. Ich miesto zaberá hustejšia voda. K takémuto miešaniu dochádza, kým teplota vody neklesne na +4 stupne Celzia. Pri tejto teplote je hustota vody maximálna.
Pri ďalšom znižovaní teploty sa už môžu vrchné vrstvy vody viac zmršťovať a postupným ochladzovaním na 0 stupňov začne voda zamŕzať.

Na jeseň je teplota vzduchu v noci a vo dne veľmi rozdielna, preto ľad zamŕza vo vrstvách.
Spodný povrch ľadu na mrazivej kaluži je veľmi podobný prierezu kmeňa stromu:
sú viditeľné sústredné krúžky. Šírka ľadových kruhov môže byť použitá na posúdenie počasia. Obyčajne začne mláka zamŕzať od okrajov, pretože. je tam menšia hĺbka. Plocha vytvorených krúžkov sa s približovaním k stredu zmenšuje.

ZAUJÍMAVÉ

Že v potrubiach podzemnej časti budov voda často zamŕza nie v mraze, ale v rozmrazovaní!
Je to spôsobené zlou tepelnou vodivosťou pôdy. Teplo prechádza zemou tak pomaly, že minimálna teplota v pôde nastáva neskôr ako na povrchu zeme. Čím hlbšie, tým neskoršie. Počas mrazov sa pôda často nestihne ochladiť a až keď sa na zemi rozmrazí, mráz sa dostane na zem.

Že zamrznutím v zazátkovanej fľaši ju voda rozbije. Čo sa stane s pohárom, ak v ňom zmrazíte vodu? Voda, ktorá mrzne, sa roztiahne nielen smerom nahor, ale aj do strán a sklo sa bude zmršťovať. To ešte povedie k zničeniu skla!

VEDEL SI

Je známy prípad, keď sa obsah fľaše narzanu dobre vychladenej v mrazničke, otvorenej v horúcom letnom dni, okamžite zmenil na kus ľadu.

Zaujímavo sa správa kovová „liatina“, ktorá sa pri kryštalizácii rozťahuje. To umožňuje jeho použitie ako materiálu na umelecké odlievanie tenkých čipkovaných mriežok a malých stolových plastík. Pri tuhnutí, expanzii liatina skutočne vyplní všetko, dokonca aj tie najjemnejšie detaily formy.

V Kubane sa v zime pripravujú silné nápoje - „zamrznú“. K tomu je víno vystavené mrazu. Po prvé, voda zamrzne a zostane koncentrovaný roztok alkoholu. Vypustí sa a operácia sa opakuje, kým sa nedosiahne požadovaná pevnosť. Čím vyššia je koncentrácia alkoholu, tým nižší je bod tuhnutia.

Najväčšia krúpa, ktorú ľudia zaznamenali, padla v americkom Kansase. Jeho hmotnosť bola takmer 700 gramov.

Kyslík v plynnom stave sa pri teplote mínus 183 stupňov C mení na kvapalinu a pri teplote mínus 218,6 stupňov C sa z kvapaliny získava pevný kyslík.

V dávnych dobách ľudia používali ľad na skladovanie potravín. Carl von Linde vytvoril prvú domácu chladničku poháňanú parným strojom, ktorý pumpoval freónový plyn potrubím. Za chladničkou sa plyn v potrubí skondenzoval a zmenil sa na kvapalinu. Vo vnútri chladničky sa tekutý freón vyparil a jeho teplota prudko klesla, čím sa chladiaci priestor ochladil. Až v roku 1923 švédski vynálezcovia Balzen von Platen a Carl Muntens vytvorili prvú elektrickú chladničku, v ktorej sa freón mení z kvapaliny na plyn a odoberá teplo vzduchu v chladničke.

TOTO JE ÁNO

Oheň uhasí niekoľko kusov suchého ľadu hodených do horiaceho benzínu.
Je tam ľad, ktorý by popálil prsty, keby sa ho dalo dotknúť. Získava sa pri veľmi vysokom tlaku, pri ktorom sa voda pri teplote výrazne nad 0 stupňov Celzia mení na pevné skupenstvo.

Takmer všetky typy polymérov, ktoré sa nachádzajú na trhu priemyselných a stavebných materiálov a výrobkov, je možné vyrábať aj vo forme tekuté dvojzložkové zmesi, emaily a roztoky. Tieto materiály sú polotovarom pre ďalšiu výrobu tvrdých povlakov, dielov a prvkov zložitých štruktúr. Polotovary majú široké využitie od priemyselnej veľkovýroby až po individuálnu potrebu domácnosti.

Druhy a účely tekutých plastov

Pojem „tekuté plasty“ je kódové označenie pre celú skupinu produktov vyrábaných vo forme východiskovej tekutej hmoty, ktorá po naliatí do foriem alebo nanesení na povrchy nadobúda vlastnosti pevného syntetického materiálu.

Chemické reakcie, ktoré spúšťajú proces tvrdnutia materiálu, prebiehajú pod vplyvom vzduchu. V závislosti od typu zmesi môže proces prebiehať pri normálnej teplote okolia alebo pri zvýšených teplotách. Hlavné typy sú nasledovné:

• Tekuté farby na plasty sú univerzálnym náterom na všetky typy povrchov, ktorý spoľahlivo chráni výrobky, diely a nádoby pred účinkami chemicky agresívnych kvapalín, mechanickými nárazmi, koróziou a dodáva konštrukciám dekoratívne a estetické vlastnosti. Farby sú zmesi polyuretánu, akrylu alebo alkydov s farbiacimi a plastifikačnými prísadami. Ako rozpúšťadlo sa spravidla používajú organické zlúčeniny.
• Polymérne zmesi na utesnenie škár, vypĺňanie medzier a otvorov výrazne prevyšujú svojimi technickými vlastnosťami bežne používané silikónové tmely. Východiskový materiál má konzistenciu pasty a po vytvrdnutí získava pevnosť a pružnosť pevného polyméru.
• Plasty vytvrdzované vstrekovaním za studena sú tekuté dvojzložkové formulácie, ktoré po zmiešaní vytvrdzujú na vzduchu. Kompozícia polymerizuje pri normálnej teplote okolia počas krátkej doby. Materiál je ideálny na odlievanie rôznych zložitých tvarov, pretože opakuje aj tie najmenšie detaily matrice.
• Tekutý plast na auto sa nanáša na karosériu, aby zachoval lak, zabránil tvorbe mikrotrhlín, chránil kov pred hrdzou a mechanickým poškodením. Polymérový povlak zabraňuje vyblednutiu "prirodzenej" farby auta, zvyšuje efekt lesku a novosti karosérie.

Aplikácia tekutých polymérov

Vzhľadom na najvyššie technické vlastnosti, pohodlie a vyrobiteľnosť práce často sa používa vstrekovaný plast namiesto širokej škály konštrukčných materiálov umelého a prírodného pôvodu. Niektoré aplikácie kvapalných polymérov stoja za zváženie podrobne.

Polyuretánová podlaha

Podlahy v priemyselných objektoch majú tradične betónovú alebo mozaikovú dlažbu narezanú na kartóny 6x6 m. Podlahy v dielňach môžu byť podľa typu technologických procesov aj obkladané, majú zosilnenú hydroizoláciu a iné technické vlastnosti.

Polyuretánové samonivelačné podlahy si v poslednej dobe získavajú čoraz väčšiu obľubu. Polymérna podlaha má nasledujúce charakteristické vlastnosti:

• vysoká odolnosť proti opotrebeniu a pevnosť, ktorá umožňuje prevádzku povlaku ako povrchu pre prejazd vysokozdvižných vozíkov, automobilov a dokonca aj nákladných vozidiel;
• vysoká udržiavateľnosť, poskytujúca možnosť rýchlej a kvalitnej obnovy poškodených oblastí. Na tento účel sa používajú tekuté plasty vytvrdzujúce za studena;
• vynikajúce hydroizolačné vlastnosti, ktoré umožňujú použitie tohto podlahového dizajnu v miestnostiach s mokrými technologickými procesmi;
• odolnosť voči ultrafialovému žiareniu;
• možnosť prevádzky v chemicky agresívnom prostredí;
• odolnosť proti rozliatiu technických kvapalín, ako sú rozpúšťadlá, palivá a mazivá a iné;
• možnosť položenia polymérnej kompozície na takmer akýkoľvek povrch - betón, cement, drevo, kamenná základňa, kovové dosky;
• podlahy s polyuretánovým náterom sa ľahko používajú, ľahko sa s nimi manipuluje a umývajú a čistia mechanizované;
• podlahy je možné použiť vo vykurovaných aj nevykurovaných miestnostiach, ako aj v miestnostiach s vysokou vlhkosťou a náhlymi zmenami teploty;
• Polyuretánový náter na betónovú podlahu má vysoké estetické vlastnosti a dodáva miestnosti elegantný a moderný vzhľad.

Lisované polymérové ​​nátery je možné inštalovať v interiéri aj exteriéri (otvorené sklady surovín a hotových výrobkov, parkoviská, tenisové kurty, kolieskové korčule, motokáry a iné technické a športové zariadenia). Tekutý plast je možné použiť na aplikáciu na asfaltové vozovky ako cestné značenie.

Okrem polyuretánových náterov na konečnú úpravu uličných stavebných konštrukcií, schodov, schodísk, plotov, rôznych malých architektonických foriem je možné použiť aj farby na báze polyméru a alkydu.

Aplikácia takýchto kompozícií nevyžaduje starostlivú prípravu povrchu a spoľahlivo chráni konštrukcie pred koróziou, účinkami mechanického zaťaženia, nárazmi a otrasmi. Povlak sa ľahko čistí od prachu a nečistôt a má krásny a atraktívny vzhľad.

Tekuté plasty na okná

Jednou z relatívne nových oblastí použitia tekutých plastov je tesnenie montážnych zostáv plastových okien a dverí. Použitie polyvinylchloridových lepidiel na tieto účely postupne nahrádza tradičné silikónové tmely a tmely.

Na rozdiel od silikónu, tekutý polyvinylchlorid, ktorý vypĺňa medzery, vstupuje do chemickej väzby s plastovými okennými štruktúrami, čím sa začína proces chemického zvárania dielov. Na konci polymerizačného procesu sa vytvorí silná homogénna plastická štruktúra, ktorá nemá výrazné spojovacie hranice.

Tekuté polymérne zmesi pre okná môžu mať rôzne farby a odtiene. Dostupné v priehľadných materiáloch. Vytvrdený materiál časom nevybledne ani sa nezmršťuje, vďaka čomu je tesnenie lepšie a odolnejšie ako silikónová výplň.

Vstrekovaný dvojzložkový plast

Jednou z najpopulárnejších aplikácií pre kvapalné polymérne zmesi je výroba rôznych dielov nalievaním materiálu do príslušných foriem. Tekutý plast na odlievanie je dvojzložková zmes pozostávajúca zo základne a tvrdidla, ktoré sa navzájom ovplyvňujú. Materiál je široko používaný na výrobu takýchto výrobkov:

• stavebné bloky;
• fasádne konštrukcie;
• reliéfne dekoratívne prvky;
• sochy, masky a iné objemové umelecké výrobky;
• valčeky, valčeky, kolieska;
• dosky na obloženie kovových konštrukcií;
• chemicky odolné obkladové prvky nádrží a kontajnerov;
• lekárske protézy;
• antivibračné puzdrá, tesnenia a trysky.

Po naliatí do foriem dvojzložkový tekutý plast polymerizuje a vytvrdzuje, pričom presne opakuje najmenšie detaily matrice. Po vytiahnutí z formy je možné povrch výrobku ďalej zušľachťovať mechanicky alebo ručne.

Vďaka jednoduchému spracovaniu je tento materiál obľúbený medzi pracovníkmi v kreatívnych odboroch.

Typy a triedy liatych polymérov sa navzájom líšia rýchlosťou tvrdnutia, stupňom hustoty, plasticity, pevnosti, tvrdosti, ako aj farebnými roztokmi a úrovňou priehľadnosti. Výrobky získané nalievaním tekutého plastu sú z hľadiska výkonu lepšie ako výrobky vyrobené z gumy, gumy, sadry a betónových zmesí.

Každý prvok môže byť v niekoľkých rôznych stavoch, s výhradou niektoré vonkajšie podmienky. Topenie a tuhnutie kryštalických telies sú hlavné zmeny v štruktúre materiálov. Dobrým príkladom je voda, ktorá môže byť v kvapalnom, plynnom a pevnom skupenstve. Tieto rôzne formy sa nazývajú súhrnné (z gréčtiny. „Viažu sa“) stavy. Stav agregácie sú formy jedného prvku, ktoré sa líšia povahou usporiadania častíc (atómov), ktoré nemenia svoju štruktúru.

V kontakte s

Ako prebieha zmena

Existuje niekoľko procesov, ktoré charakterizujú zmena tvaru rôzne látky:

• kalenie;
• vriaci;
• (z pevnej formy okamžite na plynnú);
• odparovanie;
• poistka;
• kondenzácia;
• desublimácia (obrátený prechod zo sublimácie).

Každá transformácia sa vyznačuje určitými podmienkami, ktoré musia byť splnené pre úspešný prechod.

Vzorce

Aký proces sa nazýva tepelný? Akékoľvek, pri ktorých dochádza k zmene agregovaného stavu materiálov, pretože teplota v nich hrá dôležitú úlohu. Akákoľvek tepelná zmena má svoj opak: z kvapaliny na tuhú látku a naopak, z pevnej látky na paru a naopak.

Dôležité! Takmer všetky tepelné procesy sú reverzibilné.

Existujú vzorce, podľa ktorých môžete určiť, aké bude špecifické teplo, teda požadované teplo na výmenu 1 kg pevnej látky.

Napríklad vzorec tuhnutia a topenia je: Q=λm, kde λ je špecifické teplo.

Vzorec na zobrazenie procesu chladenia a ohrevu je však Q \u003d cmt, kde c je špecifická tepelná kapacita - množstvo tepla na zahriatie 1 kg materiálu o jeden stupeň, m je hmotnosť a t je teplotný rozdiel. .

Vzorec pre kondenzáciu a odparovanie: Q=Lm, kde špecifické teplo je -L a m je hmotnosť.

Popis procesov

Tavenie je jednou z metód deformácie konštrukcie, zmena z pevnej látky na kvapalnú. Vo všetkých prípadoch prebieha takmer rovnakým spôsobom, ale dvoma rôznymi spôsobmi:

• prvok sa zahrieva zvonka;
• vykurovanie prichádza zvnútra.

Tieto dve metódy sa líšia v nástrojoch: v prvom prípade sa látky zahrievajú v špeciálnej peci a v druhom prechádzajú prúdom cez predmet alebo ho indukčne ohrievajú a umiestňujú ho do elektromagnetického poľa s vysokými frekvenciami.

Dôležité! Deštrukcia kryštalickej štruktúry materiálu a výskyt zmien v nej vedie ku kvapalnému stavu prvku.

Pomocou rôznych nástrojov môžete dosiahnuť rovnaký proces:

• teplota stúpa;
• kryštalická mriežka sa mení;
• častice sa od seba vzďaľujú;
• objavujú sa ďalšie porušenia kryštálovej mriežky;
• medziatómové väzby sú prerušené;
• vytvorí sa kvázi tekutá vrstva.

Ako už bolo jasné, hlavným faktorom je teplota zmeny stavu prvku. Teplota topenia sa delí na:

• pľúca - nie viac ako 600 ° C;
• stredná - 600-1600 ° C;
• tesné - nad 1600 ° С.

Nástroj pre túto prácu sa vyberá podľa príslušnosti k jednej alebo druhej skupine: čím viac je potrebné materiál zahriať, tým výkonnejší by mal byť mechanizmus.

Mali by ste však byť opatrní a porovnávať údaje so súradnicovým systémom, napríklad kritická teplota tuhej ortuti je -39 ° C a pevného alkoholu -114 ° C, ale najväčšia z nich bude -39 ° C , keďže toto číslo je bližšie k nule.

Nemenej dôležitým ukazovateľom je bod varu, pri ktorom tekutina vrie. Táto hodnota sa rovná teplu pár vytvorených nad povrchom. Tento indikátor je priamo úmerný tlaku: so zvýšením tlaku sa teplota topenia zvyšuje a naopak.

Pomocné materiály

Každý materiál má svoje teplotné indikátory, pri ktorých sa mení jeho tvar a pre každý z nich je možné zostaviť vlastný harmonogram tavenia a tuhnutia. V závislosti od kryštálovej mriežky sa indikátory zmenia. Napríklad, graf topenia ľadu ukazuje, že potrebuje veľmi málo tepla, ako je znázornené nižšie:

Graf ukazuje pomer množstva tepla (vertikálne) a času (horizontálne) potrebného na roztopenie ľadu.

Tabuľka ukazuje, koľko je potrebné na roztavenie najbežnejších kovov.

Tabuľka topenia a ďalšie pomocné materiály sú pri experimentoch nevyhnutné, aby bolo možné sledovať zmeny polohy častíc a zaznamenať začiatok zmeny tvaru prvkov.

tuhnutie tiel

Otužovanie je zmena tekutej formy prvku na tuhú formu. Predpokladom je, aby teplota klesla pod bod mrazu. Počas tohto postupu sa môže vytvoriť kryštálová štruktúra molekúl a potom sa zmena skupenstva nazýva kryštalizácia. V tomto prípade sa prvok v kvapalnej forme musí ochladiť na teplotu tuhnutia alebo kryštalizácie.

Tavenie a tuhnutie kryštalických telies sa uskutočňuje za rovnakých podmienok prostredia: kryštalizuje pri 0 ° C a ľad sa topí pri rovnakom indikátore.

A v prípade kovov: železo požadovaná teplota 1539°С na tavenie a kryštalizáciu.

Skúsenosti ukazujú, že na stuhnutie musí látka uvoľniť rovnaké množstvo tepla ako pri spätnej premene.

Súčasne sa molekuly navzájom priťahujú a vytvárajú kryštálovú mriežku, ktorá nedokáže odolávať, pretože stráca svoju energiu. Špecifické teplo teda určuje, koľko energie je potrebné na premenu telesa do tekutého stavu a koľko sa uvoľní pri tuhnutí.

Vytvrdzovacia receptúra ​​- toto je Q = λ*m. Počas kryštalizácie sa k znaku Q pridáva znamienko mínus, pretože telo v tomto prípade uvoľňuje alebo stráca energiu.

Študujeme fyziku – grafy topenia a tuhnutia látok

Procesy tavenia a tuhnutia kryštálov

Záver

Všetky tieto ukazovatele tepelných procesov musia byť známe pre hlboké pochopenie fyziky a pochopenie primitívnych prírodných procesov. Je potrebné ich vysvetliť študentom čo najskôr, ako príklady použiť improvizované prostriedky.