Cùng một chất trong thế giới thực, tùy thuộc vào điều kiện xung quanh mà có thể ở các trạng thái khác nhau. Ví dụ, nước có thể ở dạng lỏng, ở dạng vật thể rắn - nước đá, ở dạng khí - hơi nước.
- Những trạng thái này được gọi là trạng thái tổng hợp của vật chất.
Các phân tử của một chất ở các trạng thái tập hợp khác nhau không khác nhau. Trạng thái tập hợp cụ thể được xác định bởi sự sắp xếp của các phân tử, cũng như bản chất của chuyển động và tương tác của chúng với nhau.
Khí - khoảng cách giữa các phân tử lớn hơn nhiều so với kích thước của chính các phân tử đó. Các phân tử trong chất lỏng và chất rắn khá gần nhau. Trong chất rắn thậm chí gần hơn.
Để thay đổi trạng thái tổng thể của cơ thể, anh ấy cần phải cung cấp một số năng lượng. Ví dụ, để chuyển nước thành hơi thì phải đun nóng, để hơi nước trở lại thì phải sinh ra năng lượng.
Sự chuyển đổi từ rắn sang lỏng
Sự chuyển đổi của một chất từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng được gọi là sự nóng chảy. Để cơ thể bắt đầu tan chảy, nó phải được làm nóng đến một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ tại đó một chất nóng chảy được gọi là nhiệt độ nóng chảy của chất.
Mỗi chất có nhiệt độ nóng chảy riêng. Đối với một số cơ thể, nó rất thấp, ví dụ, đối với băng. Và một số vật thể có nhiệt độ nóng chảy rất cao, ví dụ như sắt. Nói chung, sự nóng chảy của một thể kết tinh là một quá trình phức tạp.
biểu đồ băng tan
Hình dưới đây cho thấy một biểu đồ về sự tan chảy của một vật thể tinh thể, trong trường hợp này là nước đá.
- Biểu đồ cho thấy sự phụ thuộc của nhiệt độ của nước đá vào thời gian nó được đốt nóng. Nhiệt độ được vẽ trên trục tung, thời gian được vẽ trên trục hoành.
Từ biểu đồ, nhiệt độ ban đầu của nước đá là -20 độ. Sau đó, họ bắt đầu làm nóng nó. Nhiệt độ bắt đầu tăng. Đoạn AB là đoạn băng nóng. Theo thời gian, nhiệt độ tăng lên 0 độ. Nhiệt độ này được coi là nhiệt độ nóng chảy của nước đá. Ở nhiệt độ này, băng bắt đầu tan chảy, nhưng đồng thời nhiệt độ của nó không ngừng tăng lên, mặc dù băng cũng tiếp tục nóng lên. Diện tích nóng chảy ứng với đoạn BC trên đồ thị.
Sau đó, khi tất cả đá tan chảy và chuyển thành chất lỏng, nhiệt độ của nước bắt đầu tăng trở lại. Điều này được thể hiện trên đồ thị bằng tia C. Tức là chúng ta kết luận rằng trong quá trình tan chảy, thân nhiệt không thay đổi, Tất cả năng lượng đến được sử dụng để sưởi ấm.
Sự chuyển của một chất từ trạng thái tinh thể rắn sang trạng thái lỏng được gọi là tan chảy. Để làm nóng chảy một thể rắn kết tinh, nó phải được nung nóng đến một nhiệt độ nhất định, tức là phải cung cấp nhiệt.Nhiệt độ tại đó một chất nóng chảy được gọi lànhiệt độ nóng chảy của chất.
Quá trình ngược lại - chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn - xảy ra khi nhiệt độ giảm xuống, tức là nhiệt bị loại bỏ. Sự chuyển của một chất từ thể lỏng sang thể rắn được gọi làlàm cứng , hoặc pha lêly giải . Nhiệt độ mà một chất kết tinh được gọi lànhiệt độ tinh thểhàng tấn .
Kinh nghiệm cho thấy chất nào cũng kết tinh và nóng chảy ở nhiệt độ như nhau.
Hình bên là đồ thị sự phụ thuộc của nhiệt độ của vật thể kết tinh (nước đá) vào thời gian nung nóng (từ điểm NHƯNGđến điểm D) và thời gian làm mát (từ điểm Dđến điểm K). Nó hiển thị thời gian trên trục hoành và nhiệt độ trên trục tung.
Từ biểu đồ có thể thấy rằng quá trình quan sát bắt đầu từ thời điểm nhiệt độ của băng là -40 ° C, hay như người ta nói, nhiệt độ tại thời điểm ban đầu tsớm= -40 ° С (điểm NHƯNG trên biểu đồ). Khi tiếp tục đun nóng, nhiệt độ của băng tăng lên (trên biểu đồ, đây là khu vực AB). Nhiệt độ tăng đến 0 ° C, nhiệt độ nóng chảy của nước đá. Ở 0 ° C, băng bắt đầu tan chảy và nhiệt độ của nó ngừng tăng lên. Trong toàn bộ thời gian tan chảy (nghĩa là cho đến khi tất cả đá tan chảy), nhiệt độ của đá không thay đổi, mặc dù đầu đốt tiếp tục cháy và do đó nhiệt được cung cấp. Quá trình nóng chảy tương ứng với phần nằm ngang của đồ thị mặt trời . Chỉ sau khi tất cả đá tan chảy và chuyển thành nước thì nhiệt độ mới bắt đầu tăng trở lại (phần đĩa CD). Sau khi nhiệt độ của nước đạt đến +40 ° C, đầu đốt được dập tắt và nước bắt đầu nguội đi, tức là nhiệt được loại bỏ (đối với điều này, một bình chứa nước có thể được đặt vào một bình khác lớn hơn có đá). Nhiệt độ nước bắt đầu giảm (phần DE). Khi nhiệt độ đạt đến 0 ° C, nhiệt độ của nước ngừng giảm, mặc dù thực tế là nhiệt vẫn bị loại bỏ. Đây là quá trình kết tinh của nước - hình thành băng (mặt cắt ngang EF). Cho đến khi tất cả nước chuyển thành đá, nhiệt độ sẽ không thay đổi. Chỉ sau điều này, nhiệt độ của băng mới bắt đầu giảm (phần FK).
Hình ảnh của đồ thị được xem xét được giải thích như sau. Vị trí trên AB do nhiệt lượng đầu vào, động năng trung bình của các phân tử nước đá tăng, và nhiệt độ của nó tăng lên. Vị trí trên mặt trời tất cả năng lượng mà bên trong bình nhận được đều dành cho việc phá hủy mạng tinh thể của nước đá: sự sắp xếp không gian có trật tự của các phân tử của nó bị thay thế bởi sự mất trật tự, khoảng cách giữa các phân tử thay đổi, tức là. các phân tử được sắp xếp lại theo cách mà chất trở thành chất lỏng. Động năng trung bình của các phân tử không thay đổi nên nhiệt độ không đổi. Sự gia tăng hơn nữa nhiệt độ của nước đá nóng chảy (trong khu vực đĩa CD) nghĩa là sự gia tăng động năng của các phân tử nước do nhiệt lượng do đầu đốt cung cấp.
Khi làm mát nước (phần DE) một phần năng lượng bị lấy đi, các phân tử nước chuyển động với tốc độ thấp hơn, động năng trung bình của chúng giảm xuống - nhiệt độ giảm, nước nguội đi. Ở 0 ° C (mặt cắt ngang EF) các phân tử bắt đầu xếp thành hàng theo một trật tự nhất định, tạo thành mạng tinh thể. Cho đến khi quá trình này hoàn thành, nhiệt độ của chất sẽ không thay đổi, mặc dù nhiệt bị loại bỏ, có nghĩa là khi đông đặc, chất lỏng (nước) giải phóng năng lượng. Đây chính xác là năng lượng mà băng hấp thụ, biến thành chất lỏng (phần mặt trời). Nội năng của chất lỏng lớn hơn nội năng của chất rắn. Trong quá trình tan chảy (và kết tinh), nội năng của cơ thể thay đổi đột ngột.
Các kim loại nóng chảy ở nhiệt độ trên 1650 ºС được gọi là chịu lửa(titan, crom, molypden, v.v.). Vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong số đó - khoảng 3400 ° C. Kim loại chịu lửa và các hợp chất của chúng được sử dụng làm vật liệu chịu nhiệt trong chế tạo máy bay, tên lửa và công nghệ vũ trụ, và năng lượng hạt nhân.
Chúng tôi nhấn mạnh một lần nữa rằng trong quá trình nóng chảy, chất này sẽ hấp thụ năng lượng. Trong quá trình kết tinh, ngược lại, nó cung cấp cho môi trường. Nhận một lượng nhiệt nhất định tỏa ra trong quá trình kết tinh, môi trường nóng lên. Điều này được nhiều loài chim biết đến. Không có gì ngạc nhiên khi chúng có thể được nhìn thấy vào mùa đông trong thời tiết băng giá ngồi trên lớp băng bao phủ các sông và hồ. Do sự giải phóng năng lượng trong quá trình hình thành băng, không khí bên trên nó trở nên ấm hơn vài độ so với trong rừng trên cây, và các loài chim tận dụng điều này.
Sự nóng chảy của các chất vô định hình.
Sự hiện diện của một số Điểm nóng chảy là một đặc điểm quan trọng của chất kết tinh. Trên cơ sở đó có thể dễ dàng phân biệt chúng với các thể vô định hình, cũng được xếp vào nhóm chất rắn. Đặc biệt, chúng bao gồm thủy tinh, nhựa rất nhớt và nhựa dẻo.
Chất vô định hình(không giống như kết tinh) không có một điểm nóng chảy cụ thể - chúng không nóng chảy, nhưng mềm. Khi bị nung nóng, một mảnh thủy tinh, chẳng hạn, đầu tiên trở nên mềm từ cứng, nó có thể dễ dàng uốn cong hoặc kéo dài; ở nhiệt độ cao hơn, mảnh bắt đầu thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực hấp dẫn của chính nó. Khi nó nóng lên, khối nhớt đặc có hình dạng của chiếc bình mà nó nằm trong đó. Khối lượng này lúc đầu đặc, giống như mật ong, sau đó giống như kem chua, và cuối cùng, nó trở thành chất lỏng có độ nhớt thấp gần như nước. Tuy nhiên, không thể chỉ ra một nhiệt độ cụ thể cho sự chuyển thể từ chất rắn sang chất lỏng ở đây, vì nó không tồn tại.
Lý do cho điều này nằm ở sự khác biệt cơ bản giữa cấu trúc của vật thể vô định hình và cấu trúc của vật thể tinh thể. Các nguyên tử trong cơ thể vô định hình được sắp xếp một cách ngẫu nhiên. Các cơ thể vô định hình trong cấu trúc của chúng giống như chất lỏng. Đã ở trong thủy tinh rắn, các nguyên tử được sắp xếp một cách ngẫu nhiên. Điều này có nghĩa là sự gia tăng nhiệt độ của thủy tinh chỉ làm tăng phạm vi dao động của các phân tử của nó, khiến chúng dần dần chuyển động tự do hơn. Do đó, thủy tinh mềm dần và không thể hiện đặc tính chuyển đổi rõ nét "rắn-lỏng" của quá trình chuyển đổi từ sự sắp xếp các phân tử theo một trật tự nghiêm ngặt sang một trật tự không có trật tự.
Nhiệt nóng chảy.
Nhiệt nóng chảy- Đây là nhiệt lượng cần phải truyền vào một chất ở áp suất không đổi và nhiệt độ không đổi bằng nhiệt độ nóng chảy để chuyển hoàn toàn chất đó từ trạng thái kết tinh rắn sang thể lỏng. Nhiệt của phản ứng tổng hợp bằng nhiệt lượng toả ra trong quá trình kết tinh của một chất từ trạng thái lỏng. Trong quá trình nóng chảy, toàn bộ nhiệt lượng cung cấp cho chất đó sẽ làm tăng thế năng của các phân tử chất đó. Động năng không thay đổi vì xảy ra nóng chảy ở nhiệt độ không đổi.
Bằng thực nghiệm khi nghiên cứu sự nóng chảy của các chất khác nhau có cùng khối lượng, người ta có thể nhận thấy rằng cần những lượng nhiệt khác nhau để biến chúng thành chất lỏng. Ví dụ, để làm tan chảy một kg băng, bạn cần tiêu tốn 332 J năng lượng và để làm tan chảy 1 kg chì - 25 kJ.
Lượng nhiệt do cơ thể tỏa ra được coi là âm. Do đó, khi tính nhiệt lượng toả ra trong quá trình kết tinh của chất có khối lượng m, bạn nên sử dụng cùng một công thức, nhưng có dấu trừ:
Nhiệt do cháy.
Nhiệt do cháy(hoặc nhiệt trị, calo) là nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
Để làm nóng các cơ quan, năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu thường được sử dụng. Nhiên liệu thông thường (than, dầu, xăng) có chứa carbon. Trong quá trình đốt cháy, các nguyên tử carbon kết hợp với các nguyên tử oxy trong không khí, dẫn đến sự hình thành các phân tử carbon dioxide. Động năng của các phân tử này hóa ra lớn hơn động năng của các hạt ban đầu. Sự gia tăng động năng của các phân tử trong quá trình cháy được gọi là sự giải phóng năng lượng. Năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu là nhiệt của quá trình đốt cháy nhiên liệu này.
Nhiệt đốt cháy nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu và khối lượng của nó. Khối lượng của nhiên liệu càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn càng lớn.
Đại lượng vật lý cho biết nhiệt lượng toả ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu được gọi là nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu.Nhiệt dung riêng của quá trình cháy được ký hiệu bằng chữ cáiqvà được đo bằng jun trên kilogam (J / kg).
Lượng nhiệt Q giải phóng trong quá trình đốt cháy m kg nhiên liệu được xác định theo công thức:
Để tìm nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn một loại nhiên liệu có khối lượng tùy ý, cần nhân nhiệt lượng riêng của quá trình cháy của nhiên liệu này với khối lượng của nó.
Tan chảy
Tan chảyĐó là quá trình biến đổi một chất từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.
Các quan sát cho thấy nếu để đá vụn, ví dụ, có nhiệt độ 10 ° C, được để trong phòng ấm, thì nhiệt độ của nó sẽ tăng lên. Ở 0 ° C, băng sẽ bắt đầu tan chảy, và nhiệt độ sẽ không thay đổi cho đến khi tất cả băng chuyển thành chất lỏng. Sau đó, nhiệt độ của nước hình thành từ băng sẽ tăng lên.
Điều này có nghĩa là các thể tinh thể, bao gồm băng, tan chảy ở một nhiệt độ nhất định, được gọi là độ nóng chảy. Điều quan trọng là trong quá trình nóng chảy, nhiệt độ của chất kết tinh và chất lỏng được tạo thành trong quá trình nóng chảy của nó không thay đổi.
Trong thí nghiệm mô tả ở trên, nước đá nhận một nhiệt lượng nhất định, nội năng của nó tăng lên do động năng trung bình của chuyển động của các phân tử tăng lên. Sau đó nước đá tan chảy, nhiệt độ của nó không thay đổi, mặc dù nước đá nhận được một lượng nhiệt nhất định. Do đó, nội năng của nó tăng lên, nhưng không phải do động năng, mà do thế năng của tương tác giữa các phân tử. Năng lượng nhận được từ bên ngoài được chi cho sự phá hủy mạng tinh thể. Tương tự, sự nóng chảy của bất kỳ cơ thể kết tinh nào cũng xảy ra.
Các cơ thể vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy cụ thể. Khi nhiệt độ tăng lên, chúng dần dần mềm đi cho đến khi chuyển thành chất lỏng.
Kết tinh
Kết tinh là quá trình một chất chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Làm lạnh, chất lỏng sẽ tỏa một lượng nhiệt nhất định ra không khí xung quanh. Trong trường hợp này, nội năng của nó sẽ giảm do động năng trung bình của các phân tử giảm. Đến một nhiệt độ nhất định sẽ bắt đầu quá trình kết tinh, trong quá trình này nhiệt độ của chất không thay đổi cho đến khi toàn bộ chất chuyển sang trạng thái rắn. Sự chuyển đổi này đi kèm với sự giải phóng một lượng nhiệt và theo đó, nội năng của chất giảm do giảm thế năng tương tác của các phân tử của nó.
Như vậy, sự chuyển của một chất từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn xảy ra ở một nhiệt độ nhất định, gọi là nhiệt độ kết tinh. Nhiệt độ này không đổi trong suốt quá trình nóng chảy. Nó bằng nhiệt độ nóng chảy của chất này.
Hình bên là đồ thị sự phụ thuộc của nhiệt độ của chất rắn kết tinh vào thời gian trong quá trình nung nóng chất đó từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ nóng chảy, nóng chảy, nung nóng chất ở trạng thái lỏng, làm lạnh chất lỏng, kết tinh và tiếp làm lạnh chất ở trạng thái rắn.
Nhiệt dung riêng của nhiệt hạch
Các chất kết tinh khác nhau có cấu trúc khác nhau. Theo đó, để phá hủy mạng tinh thể của một chất rắn tại điểm nóng chảy của nó, cần phải thông báo cho nó một lượng nhiệt khác.
Nhiệt dung riêng của nhiệt hạch là nhiệt lượng phải truyền vào 1kg chất kết tinh để biến chất đó thành chất lỏng ở nhiệt độ nóng chảy. Kinh nghiệm cho thấy nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp là nhiệt riêng của kết tinh .
Nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp được ký hiệu bằng chữ cái λ . Đơn vị nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp - [λ] = 1 J / kg.
Các giá trị của nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp các chất kết tinh được cho trong bảng. Nhiệt dung riêng khi nóng chảy của nhôm là 3,9 * 10 5 J / kg. Nghĩa là để nung chảy 1 kg nhôm ở nhiệt độ nóng chảy thì cần tiêu tốn một nhiệt lượng là 3,9 * 10 5 J. Độ tăng nội năng của 1 kg nhôm bằng cùng một giá trị.
Để tính toán lượng nhiệt Q, yêu cầu để nấu chảy một chất có khối lượng m, lấy ở điểm nóng chảy, tuân theo nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp λ nhân với khối lượng của chất: Q = λm.
Cử động. Ấm áp Kitaygorodsky Alexander Isaakovich
Ảnh hưởng của áp suất đến điểm nóng chảy
Nếu áp suất bị thay đổi, nhiệt độ nóng chảy cũng sẽ thay đổi. Chúng tôi đã gặp nhau với cùng một quy luật khi chúng tôi nói về sự sôi sục. Áp suất càng cao thì nhiệt độ sôi càng cao. Theo quy luật, điều này cũng đúng với sự tan chảy. Tuy nhiên, có một số nhỏ các chất hoạt động bất thường: nhiệt độ nóng chảy của chúng giảm khi áp suất tăng.
Thực tế là phần lớn các chất rắn đều đặc hơn chất lỏng của chúng. Ngoại lệ của quy tắc này chính xác là những chất có nhiệt độ nóng chảy không thay đổi hoàn toàn bình thường với sự thay đổi áp suất - ví dụ, nước. Nước đá nhẹ hơn nước và nhiệt độ nóng chảy của nước đá giảm khi áp suất tăng.
Nén thúc đẩy sự hình thành của một trạng thái đặc hơn. Nếu một chất rắn đặc hơn chất lỏng, thì nén sẽ giúp rắn lại và ngăn không cho tan chảy. Nhưng nếu quá trình nóng chảy bị cản trở bởi quá trình nén, thì điều này có nghĩa là chất này vẫn ở trạng thái rắn, trong khi trước đó ở nhiệt độ này nó đã tan chảy, tức là khi áp suất tăng, nhiệt độ nóng chảy tăng. Trong trường hợp dị thường, chất lỏng đặc hơn chất rắn, và áp suất giúp hình thành chất lỏng, tức là giảm nhiệt độ nóng chảy.
Ảnh hưởng của áp suất đến nhiệt độ nóng chảy ít hơn nhiều so với ảnh hưởng của nhiệt độ sôi. Việc tăng áp suất hơn 100 kg / cm 2 sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy của nước đá đi 1 ° C.
Từ đó, người ta có thể thấy cách giải thích ngớ ngẩn như thế nào về sự trượt của giày trượt trên băng do sự giảm nhiệt độ nóng chảy do áp suất. Áp lực lên lưỡi của ván trượt, trong mọi trường hợp, không vượt quá 100 kg / cm 2, và vì lý do này, việc giảm điểm nóng chảy không thể đóng vai trò quan trọng đối với vận động viên trượt băng.
Trích từ sách Hóa lý: Ghi chú bài giảng tác giả Berezovchuk A V4. Ảnh hưởng của bản chất dung môi đến tốc độ phản ứng điện hóa Việc thay thế dung môi này bởi dung môi khác sẽ ảnh hưởng đến từng giai đoạn của quá trình điện hóa. Trước hết, điều này sẽ ảnh hưởng đến các quá trình giải độc, liên kết và hình thành phức hợp trong
Từ cuốn sách The Newest Book of Facts. Tập 3 [Vật lý, hóa học và công nghệ. Lịch sử và khảo cổ học. Điều khoản khác] tác giả Kondrashov Anatoly Pavlovich Từ cuốn sách Tia chớp và sấm sét tác giả Stekolnikov, tôi S Từ cuốn sách Phong trào. Nhiệt tác giả Kitaygorodsky Alexander Isaakovich Từ cuốn sách Storming Absolute Zero tác giả Burmin Genrikh Samoylovich7. Tạo ra điện thông qua ảnh hưởng Bây giờ chúng ta biết rằng các nguyên tử của mọi cơ thể được tạo thành từ các hạt chứa cả điện dương và điện âm, chúng ta có thể giải thích hiện tượng quan trọng tạo ra điện thông qua ảnh hưởng. Điều này sẽ giúp chúng tôi hiểu
Từ cuốn sách Lịch sử của Laser tác giả Bertolotti Mario6. Ảnh hưởng của sét đến hoạt động của hệ thống điện và radio Rất thường xuyên bị sét đánh vào dây dẫn của đường dây tải điện. Trong trường hợp này, phóng điện sét đánh vào một trong các dây của đường dây và kết nối nó với đất, hoặc sét kết nối hai hoặc thậm chí ba
Từ cuốn sách Tweets About the Universe bởi Chown MarcusThay đổi áp suất theo độ cao Khi độ cao thay đổi, áp suất giảm. Điều này lần đầu tiên được làm rõ bởi Perrier, người Pháp thay mặt Pascal vào năm 1648. Núi Pyu de Dome, gần nơi Perrier sinh sống, cao 975 m. Các phép đo cho thấy thủy ngân trong ống torricellium rơi xuống khi leo núi
Từ sách Vấn đề nguyên tử bởi Ren PhilipĐiểm sôi so với áp suất Điểm sôi của nước là 100 ° C; người ta có thể nghĩ rằng đây là đặc tính cố hữu của nước, rằng nước dù ở bất cứ đâu và trong điều kiện nào, sẽ luôn sôi ở 100 ° C. Nhưng thực tế không phải vậy, và người dân cũng nhận thức được điều này.
Từ sách của tác giả1. Tại sao "xúc phạm" nhiệt độ? Lỗi độ F. Trật tự và mất trật tự. Khi đi xuống khó hơn đi lên. Đun sôi nước đá. Có "chất lỏng lạnh" nào trên Trái đất không? Chúng tôi đo chiều dài tính bằng mét, khối lượng tính bằng gam, thời gian tính bằng giây và nhiệt độ tính bằng độ.
Từ sách của tác giảẢnh hưởng của từ trường đến các vạch quang phổ Tại khi giải thích được các đặc điểm chính của các vạch quang phổ. Năm 1896, Peter Zeeman (1865-1943) sống ở Leiden (Hà Lan) đã phát hiện ra rằng từ trường có thể ảnh hưởng đến tần số của các vạch quang phổ do một chất khí phát ra,
Từ sách của tác giả135. Làm thế nào để các nhà thiên văn đo nhiệt độ của vũ trụ? Bức xạ hồng ngoại (IR) có bước sóng từ 700 nm đến 1 mm được William Herschel (1738–1822) phát hiện vào năm 1800. Herschel sử dụng lăng kính để thu quang phổ của ánh sáng mặt trời từ đỏ sang lam. Anh ấy đã sử dụng
Từ sách của tác giảChương X Ảnh hưởng của sự tiến bộ trong lĩnh vực năng lượng nguyên tử đến đời sống kinh tế và xã hội Trước khi phân tích sơ lược về vấn đề xã hội nảy sinh liên quan đến việc phát hiện ra năng lượng nguyên tử, chúng ta sẽ xem xét sơ lược về kinh tế.
Sự gia tăng thể tích của nước khi nó đóng băng có tầm quan trọng lớn trong tự nhiên. Do khối lượng riêng của nước đá thấp hơn so với khối lượng riêng của nước (ở 0 ° C, khối lượng riêng của nước đá là 900 kg / m 3 và của nước là 1000 kg / m 3) nên nước đá nổi trên mặt nước. Sở hữu khả năng dẫn nhiệt kém, lớp băng bảo vệ nước bên dưới không bị nguội và đóng băng. Do đó, cá và các sinh vật sống khác trong nước không bị chết trong các đợt sương giá. Nếu băng chìm, thì các hồ chứa nước không sâu sẽ đóng băng trong suốt mùa đông.
Khi nước đóng băng nở ra trong một bình kín, các lực rất lớn phát sinh có thể làm vỡ một quả cầu bằng gang có thành dày. Thí nghiệm như vậy rất dễ thực hiện với một chai chứa đầy nước đến cổ và tiếp xúc với sương giá. Một nút đá hình thành trên bề mặt của nước, làm tắc nghẽn chai, và khi nước đóng băng nở ra, chai sẽ bị vỡ.
Nước đóng băng trong các khe nứt của đá dẫn đến sự phá hủy của chúng.
Khả năng giãn nở của nước trong quá trình đông cứng phải được tính đến khi đặt nước và đường ống thoát nước, cũng như đun nước. Để tránh bị vỡ khi nước đóng băng, các đường ống ngầm phải được đặt ở độ sâu sao cho nhiệt độ không xuống dưới 0 ° C. Các bộ phận bên ngoài của các đường ống phải được bao phủ bằng vật liệu cách nhiệt cho mùa đông.
Điểm nóng chảy so với áp suất
Nếu sự nóng chảy của một chất đi kèm với sự tăng thể tích của nó, thì khi tăng áp suất bên ngoài, nhiệt độ nóng chảy của chất đó tăng lên.Điều này có thể được giải thích như sau. Việc nén một chất (với sự gia tăng áp suất bên ngoài) ngăn cản sự gia tăng khoảng cách giữa các phân tử và do đó, làm tăng thế năng tương tác của các phân tử, cần thiết cho sự chuyển đổi sang trạng thái lỏng. Vì vậy, cần phải làm nóng cơ thể với nhiệt độ cao hơn cho đến khi thế năng của các phân tử đạt giá trị cần thiết.
Nếu sự nóng chảy của một chất đi kèm với sự giảm thể tích của nó, thì khi tăng áp suất bên ngoài, nhiệt độ nóng chảy của chất đó giảm.
Vì vậy, ví dụ, nước đá ở áp suất 6 10 7 Pa nóng chảy ở nhiệt độ -5 ° C, và ở áp suất 2,2 10 8 Pa, điểm nóng chảy của nước đá là -22 ° C.
Sự giảm nhiệt độ nóng chảy của nước đá khi áp suất tăng được minh họa rõ ràng bằng kinh nghiệm (Hình 8.34). Sợi nylon xuyên qua lớp băng mà không bị đứt. Thực tế là do áp lực đáng kể của sợi chỉ lên băng, nó sẽ tan chảy theo nó. Nước, chảy ra từ dưới sợi chỉ, ngay lập tức đóng băng trở lại.
gấp ba lần Điểm
Một chất lỏng có thể ở trạng thái cân bằng với hơi của nó (hơi bão hòa). Hình 6.5 (xem § 6.3) cho thấy áp suất hơi bão hòa là một hàm của nhiệt độ (đường cong AB), thu được bằng thực nghiệm. Vì sự sôi của chất lỏng xảy ra ở áp suất bằng áp suất của hơi bão hòa của nó, nên cùng một đường cong cho biết sự phụ thuộc của điểm sôi vào áp suất. Khu vực bên dưới đường cong AB, tương ứng với trạng thái khí và ở trên - với trạng thái lỏng.
Các thể kết tinh nóng chảy ở một nhiệt độ nhất định, lúc đó pha rắn ở trạng thái cân bằng với chất lỏng. Điểm nóng chảy phụ thuộc vào áp suất. Sự phụ thuộc này có thể được biểu diễn trong hình tương tự, cho thấy sự phụ thuộc của điểm sôi vào áp suất.
Trong Hình 8.35, đường cong TCđặc trưng cho sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi vào áp suất. Nó kết thúc ở điểm ĐẾN, tương ứng với nhiệt độ tới hạn, vì trên nhiệt độ này chất lỏng không thể tồn tại. Ở bên trái của đường cong TC các điểm thử nghiệm vẽ đường cong TS sự phụ thuộc của điểm nóng chảy vào áp suất (bên trái, vì pha rắn tương ứng với nhiệt độ thấp hơn pha lỏng). Cả hai đường cong cắt nhau tại điểm T.
Điều gì sẽ xảy ra với chất ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ t t p , điểm T tương ứng? Pha lỏng ở nhiệt độ này không thể tồn tại được nữa. Chất sẽ ở trạng thái rắn hoặc khí. Đường cong TỪ(xem Hình 8.35) tương ứng với các trạng thái cân bằng của một chất rắn - khí, phát sinh từ sự thăng hoa của chất rắn.
ba đường cong CT, TS Và TỪ chia mặt phẳng pha thành ba vùng trong đó chất có thể ở một trong ba pha. Bản thân các đường cong mô tả các trạng thái cân bằng của lỏng - hơi, lỏng - rắn và rắn - hơi. Chỉ có một điểm T, trong đó cả ba pha ở trạng thái cân bằng. Đây là điểm ba.
Điểm ba tương ứng với các giá trị duy nhất của nhiệt độ và áp suất. Nó có thể được tái tạo chính xác, và nó là một trong những điểm tham chiếu quan trọng nhất trong việc xây dựng thang nhiệt độ tuyệt đối. Đối với nước, nhiệt độ tuyệt đối của điểm ba được giả định là Ttr = 273,16 K, hoặc t t p = 0,01 ° C.
Hình 8.35 cho thấy giản đồ pha của nước, trong đó nhiệt độ nóng chảy giảm khi áp suất tăng. Đối với các chất thông thường, đường cong TS nghiêng theo hướng ngược lại với phương thẳng đứng đi qua điểm T.
Ví dụ, giản đồ pha của cacbon monoxit CO 2 sẽ có dạng này. CO 2 nhiệt độ ba điểm t tr \ u003d -56,6 ° С và áp suất p tr \ u003d 5,1 atm. Do đó, ở áp suất khí quyển bình thường và nhiệt độ gần bằng nhiệt độ phòng, khí cacbonic không thể ở trạng thái lỏng. Pha rắn của CO 2 thường được gọi là đá khô. Nó có nhiệt độ rất thấp và không nóng chảy, nhưng ngay lập tức bốc hơi (thăng hoa).
Sự thay đổi thể tích trong quá trình nóng chảy và đông đặc liên quan trực tiếp đến sự phụ thuộc của nhiệt độ nóng chảy vào áp suất. Đối với đại đa số các chất, nhiệt độ nóng chảy tăng theo áp suất. Ngược lại, trong nước và một số chất khác giảm dần. Đối với những cư dân trên Trái đất ở vĩ độ địa lý cao, đây là một lợi ích tuyệt vời.
Có một điểm duy nhất trên sơ đồ p-T (điểm ba), tại đó cả ba pha của vật chất đều ở trạng thái cân bằng.
Kết luận, chúng tôi lưu ý tầm quan trọng to lớn của vật lý trạng thái rắn đối với sự phát triển của công nghệ và nền văn minh nói chung.
Nhân loại đã luôn sử dụng và sẽ tiếp tục sử dụng thể rắn. Nhưng nếu vật lý trạng thái rắn trước đây không bắt kịp với sự phát triển của công nghệ dựa trên kinh nghiệm trực tiếp, thì bây giờ tình hình đã thay đổi. Nghiên cứu lý thuyết đang bắt đầu dẫn đến việc tạo ra các chất rắn, các đặc tính của chúng hoàn toàn không bình thường và sẽ không thể đạt được bằng cách thử và sai. Việc phát minh ra bóng bán dẫn, sẽ được thảo luận ở phần sau, là một ví dụ điển hình về cách hiểu cấu trúc của chất rắn đã dẫn đến một cuộc cách mạng trong tất cả kỹ thuật vô tuyến.
Việc tạo ra các vật liệu với các đặc tính cơ học, từ tính và các đặc tính khác cụ thể là một trong những lĩnh vực chính của vật lý trạng thái rắn. Khoảng một nửa số nhà vật lý trên thế giới hiện đang làm việc trong lĩnh vực vật lý trạng thái rắn.
Đang tải...