2.2.Плавлення та кристалізація

1. Плавлення. Кристалізація. Температура плавлення

Плавлення — це процес переходу речовини з твердого стану в рідкий.

Проведемо дослід

Простежимо зміну температури снігу в процесі його танення в теплій кімнаті.

(Рисунок а)

- температура снігу є нижчою за 0 °С;

- сніг не тане;

- температура швидко збільшується.

(Рисунок б)

- стовпчик термометра досягає позначки 0 °С

- температура перестає збільшуватись, а в склянці з’являється вода (сніг починає плавитися);

- перемішаємо воду із залишками снігу (температура суміші залишається незмінною).

(Рисунок в)

- сніг повністю розплавився;

- температура починає зростати.

Досліди показують, практично всі кристалічні речовини:

- починають плавитися після досягнення ними певної (власної для кожної речовини) температури;

- у процесі плавлення температура речовини не змінюється.

Температура плавлення — це температура, за якої тверда кристалічна речовина плавиться, тобто переходить у рідкий стан.

Проведемо дослід

Поставимо посудину з водою в морозильну камеру. Вода з часом закристалізується, перетворившись на лід.

Кристалізація — це процес переходу речовини з рідкого стану у твердий кристалічний.

Висновки:

1) процес кристалізації починається тільки після охолодження рідини до певної для цієї рідини температури;

2) під час кристалізації температура речовини не змінюється;

3) температура кристалізації речовини дорівнює температурі її плавлення.

Температури плавлення (кристалізації) різних речовин досить сильно різняться. Так, температура плавлення:

спирт -115 °С; лід 0 °С; сталь 1400 °С; свинець 327 °С; вольфрам 3387 °С.

Температура плавлення (кристалізації) — це характеристика речовини, тому її визначають експериментально й заносять у таблиці (див. табл. 2 Додатка).

2. Графік процесу плавлення та кристалізації

Розглянемо графік залежності температури кристалічної речовини (льоду) від часу її нагрівання та охолодження.

Точка А: температура льоду становила -40 °С.

Ділянка АВ: температура льоду збільшується (збільшується кінетична енергія коливального руху молекул води у вузлах кристалічної ґратки льоду).

Ділянка ВС: 0 °С лід починає плавитися, а його температура не змінюється. Уся енергія, що надходить від нагрівника, іде на руйнування кристалічної ґратки льоду. Внутрішня енергія льоду продовжує збільшуватися.

Точка С: Весь лід розплавився й перетворився на воду.

Ділянка СD: температура води починає зростати, тобто починає зростати кінетична енергія руху молекул.

Точка D: 40 °С, нагрівник вимкнули. Воду помістили в холодильник.

Ділянка DЕ: Температура почала падати. Кінетична енергія, а отже, швидкість руху молекул зменшуються.

Точка Е: 0 °С, відбувається кристалізація  швидкість руху молекул зменшується настільки, що молекули вже не можуть перестрибувати з місця на місце.

Ділянка ЕF: молекули поступово займають фіксовані положення і до моменту завершення кристалізації всі молекули коливаються біля положень рівноваги.

Точка F: вода переходить у стан із меншою внутрішньою енергією — повністю перетворюється на лід.

Ділянка FК: під час подальшої роботи холодильника замерзла вода (лід) холоне, а кінетична енергія коливального руху молекул зменшується.