انواع و زمینه های استفاده از پلاستیک مایع. ذوب و کریستالیزاسیون پلاستیک های دو جزئی قالب گیری شده

هر عنصری می‌تواند در چندین حالت مختلف قرار داشته باشد برخی شرایط خارجی. ذوب و انجماد اجسام کریستالی مهمترین تغییرات در ساختار مواد است. یک مثال خوب آب است که می تواند در حالت مایع، گاز و جامد وجود داشته باشد. به این اشکال مختلف، حالت‌های جمعی (از یونانی "I bind") گفته می‌شود. حالت تجمع اشکال یک عنصر است که در ماهیت آرایش ذرات (اتم ها) متفاوت است که ساختار آنها را تغییر نمی دهد.

در تماس با

تغییرات چگونه اتفاق می افتد

چندین فرآیند وجود دارد که مشخص می کند تغییر فرم هامواد مختلف:

• سخت شدن؛
• غلیان؛
• (از حالت جامد بلافاصله به گاز)؛
• تبخیر؛
• فیوز؛
• تراکم؛
• تصعید (انتقال معکوس از تصعید).

هر تحول با شرایط خاصی مشخص می شود که برای یک انتقال موفق باید رعایت شود.

فرمول ها

چه فرآیندی حرارتی نامیده می شود؟ هر چیزی که در آن تغییری در حالت کل مواد رخ دهد، زیرا دما نقش زیادی در آنها دارد. هر تغییر حرارتی مخالف خود را دارد: از مایع به جامد و بالعکس، از جامد به بخار و بالعکس.

مهم!تقریباً تمام فرآیندهای حرارتی برگشت پذیر هستند.

فرمول هایی وجود دارد که با استفاده از آنها می توان گرمای ویژه را تعیین کرد، یعنی گرمای مورد نیاز برای تغییر 1 کیلوگرم جامد.

به عنوان مثال، فرمول انجماد و ذوب به این صورت است: Q=λm که λ گرمای ویژه است.

اما فرمول نمایش فرآیند سرمایش و گرمایش Q = cmt است که در آن c ظرفیت گرمایی ویژه است - حجم حرارت برای گرم کردن 1 کیلوگرم ماده به اندازه یک درجه، m جرم و t اختلاف دما است.

فرمول تراکم و تبخیر: Q=Lm که گرمای ویژه L و m جرم است.

شرح فرآیندها

ذوب یکی از راه های تغییر شکل ساختار است. انتقال از جامد به مایع. تقریباً در همه موارد یکسان اتفاق می افتد، اما به دو صورت متفاوت:

• عنصر از خارج گرم می شود.
• گرمایش از داخل رخ می دهد.

این دو روش در ابزار خود متفاوت هستند: در حالت اول، مواد در یک کوره مخصوص گرم می شوند و در حالت دوم، جریان از جسم عبور می کند یا با قرار دادن آن در یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس های بالا، به صورت القایی گرم می شود.

مهم! تخریب ساختار کریستالی ماده و بروز تغییرات در آن منجر به حالت مایع عنصر می شود.

با استفاده از ابزارهای مختلف می توانید به فرآیند مشابهی دست پیدا کنید:

• افزایش دما؛
• شبکه کریستالی تغییر می کند.
• ذرات از یکدیگر دور می شوند.
• سایر اختلالات شبکه کریستالی ظاهر می شود.
• پیوندهای بین اتمی شکسته می شوند.
• یک لایه شبه مایع تشکیل می شود.

همانطور که قبلاً مشخص شد ، دما عامل اصلی است وضعیت عنصر تغییر می کند. نقطه ذوب به دو دسته تقسیم می شود:

• نور - حداکثر 600 درجه سانتیگراد؛
• متوسط ​​- 600-1600 درجه سانتیگراد؛
• محکم - بیش از 1600 درجه سانتیگراد.

ابزار این کار با توجه به عضویت آن در یک گروه یا گروه دیگر انتخاب می شود: هرچه مواد بیشتر به گرم شدن نیاز داشته باشند، مکانیسم باید قدرتمندتر باشد.

با این حال، باید مراقب باشید و داده ها را با سیستم مختصات بررسی کنید، به عنوان مثال، دمای بحرانی جیوه جامد 39- درجه سانتیگراد و الکل جامد 114- درجه سانتیگراد است، اما بزرگتر از آنها 39- خواهد بود. درجه سانتیگراد، زیرا طبق سیستم مختصات این عدد نزدیک به صفر است.

یک شاخص به همان اندازه مهم نقطه جوش است، که در آن مایع به جوش می آید. این مقدار برابر با گرمای بخار تشکیل شده در بالای سطح است. این شاخص به طور مستقیم با فشار متناسب است: با افزایش فشار، نقطه ذوب افزایش می یابد و بالعکس.

مواد کمکی

هر ماده دارای شاخص های دمایی خاص خود است که شکل آن تغییر می کند و برای هر یک از آنها می توانید برنامه ذوب و انجماد خود را ایجاد کنید. بسته به شبکه کریستالی، نشانگرها متفاوت خواهند بود. مثلا، نمودار ذوب یخنشان می دهد که به حرارت بسیار کمی نیاز دارد، همانطور که در زیر نشان داده شده است:

نمودار رابطه بین مقدار گرما (عمودی) و زمان (افقی) مورد نیاز برای ذوب یخ را نشان می دهد.

جدول مقادیر مورد نیاز برای ذوب رایج ترین فلزات را نشان می دهد.

نمودار ذوب و سایر مواد کمکی در طول آزمایشات به منظور ردیابی تغییرات در موقعیت ذرات و مشاهده آغاز تغییرات در شکل عناصر بسیار ضروری است.

انجماد اجسام

سخت شدن است تبدیل شکل مایع یک عنصر به جامدشرط لازم این است که دما به زیر نقطه انجماد برسد. در طی این روش می توان یک ساختار کریستالی از مولکول ها تشکیل داد و سپس تغییر حالت را تبلور می نامند. در این حالت، عنصر به شکل مایع باید تا دمای انجماد یا تبلور خنک شود.

ذوب و انجماد اجسام کریستالی در شرایط محیطی یکسانی اتفاق می‌افتد: در دمای صفر درجه سانتی‌گراد متبلور می‌شود و یخ در همان دما ذوب می‌شود.

و در مورد فلزات: آهن 1539 درجه سانتیگراد مورد نیاز استبرای ذوب و تبلور.

تجربه ثابت می کند که برای اینکه یک ماده جامد شود، باید به اندازه ای گرما آزاد کند که در هنگام تبدیل معکوس.

مولکول ها به سمت یکدیگر جذب می شوند و یک شبکه کریستالی تشکیل می دهند که قادر به مقاومت در برابر از دست دادن انرژی خود نیستند. بنابراین، گرمای ویژه تعیین می کند که چه مقدار انرژی برای تبدیل جسم به حالت مایع لازم است و چه مقدار از آن در طول انجماد آزاد می شود.

فرمول پخت - این Q = λ * m است. در طول تبلور، یک علامت منفی به علامت Q اضافه می شود، زیرا بدن در این حالت انرژی آزاد می کند یا از دست می دهد.

ما فیزیک را مطالعه می کنیم - نمودارهای ذوب و انجماد مواد

فرآیندهای ذوب و انجماد کریستال

نتیجه

همه این شاخص های فرآیندهای حرارتی باید برای درک عمیق فیزیک و درک فرآیندهای طبیعی اولیه شناخته شوند. لازم است هرچه زودتر با استفاده از ابزارهای موجود به عنوان مثال، آنها را برای دانش آموزان توضیح دهید.

ذوب شدن

ذوب شدنفرآیند تبدیل یک ماده از جامد به مایع است.

مشاهدات نشان می دهد که اگر یخ خرد شده، به عنوان مثال، دمای 10 درجه سانتیگراد، در یک اتاق گرم باقی بماند، دمای آن افزایش می یابد. در دمای صفر درجه سانتی گراد، یخ شروع به ذوب شدن می کند و تا زمانی که تمام یخ به مایع تبدیل نشود، دما تغییر نمی کند. پس از این، دمای آب تشکیل شده از یخ افزایش می یابد.

به این معنی که اجسام کریستالی که شامل یخ می شود در دمای معینی ذوب می شوند که به آن می گویند نقطه ذوب. مهم است که در طول فرآیند ذوب دمای ماده کریستالی و مایع تشکیل شده در طی ذوب آن بدون تغییر باقی بماند.

در آزمایشی که در بالا توضیح داده شد، یخ مقدار مشخصی گرما را دریافت کرد، انرژی داخلی آن به دلیل افزایش میانگین انرژی جنبشی حرکت مولکولی افزایش یافت. سپس یخ ذوب شد، دمای آن تغییر نکرد، اگرچه یخ مقدار مشخصی گرما را دریافت کرد. در نتیجه، انرژی درونی آن افزایش یافت، اما نه به دلیل جنبشی، بلکه به دلیل انرژی پتانسیل برهمکنش مولکول ها. انرژی دریافتی از خارج صرف تخریب شبکه کریستالی می شود. هر جسم کریستالی به روشی مشابه ذوب می شود.

اجسام آمورف نقطه ذوب خاصی ندارند. با افزایش دما به تدریج نرم می شوند تا به مایع تبدیل شوند.

تبلور

تبلورفرآیند انتقال یک ماده از حالت مایع به حالت جامد است. با سرد شدن مایع، مقداری گرما به هوای اطراف آزاد می کند. در این صورت انرژی داخلی آن به دلیل کاهش میانگین انرژی جنبشی مولکول های آن کاهش می یابد. در یک دمای معین، فرآیند تبلور آغاز می شود، در طول این فرآیند دمای ماده تغییر نمی کند تا زمانی که کل ماده به حالت جامد تبدیل شود. این انتقال با آزاد شدن مقدار معینی گرما و بر این اساس، کاهش انرژی داخلی ماده به دلیل کاهش انرژی پتانسیل برهمکنش مولکول های آن همراه است.

بنابراین، انتقال یک ماده از حالت مایع به حالت جامد در دمای معینی به نام دمای تبلور اتفاق می افتد. این دما در طول فرآیند ذوب ثابت می ماند. برابر با نقطه ذوب این ماده است.

در شکل نموداری از دمای یک ماده کریستالی جامد در مقابل زمان گرمایش از دمای اتاق تا نقطه ذوب، ذوب، گرم شدن ماده در حالت مایع، سرد شدن ماده مایع، تبلور و سرد شدن متعاقب آن ماده را نشان می دهد. در حالت جامد

گرمای ویژه همجوشی

مواد کریستالی مختلف ساختارهای متفاوتی دارند. بر این اساس، برای از بین بردن شبکه کریستالی یک جامد در دمای ذوب آن، لازم است مقدار متفاوتی گرما به آن منتقل شود.

گرمای ویژه همجوشی- این مقدار حرارتی است که باید به 1 کیلوگرم ماده کریستالی داده شود تا در نقطه ذوب به مایع تبدیل شود. تجربه نشان می دهد که گرمای ویژه همجوشی برابر است با گرمای ویژه تبلور .

گرمای ویژه همجوشی با حرف نشان داده می شود λ . واحد گرمای ویژه همجوشی - [λ] = 1 ژول بر کیلوگرم.

مقادیر گرمای ویژه همجوشی مواد کریستالی در جدول آورده شده است. گرمای ویژه همجوشی آلومینیوم 3.9*10 5 J/kg است. به این معنی که برای ذوب 1 کیلوگرم آلومینیوم در دمای ذوب، باید مقدار حرارت 3.9 * 10 5 ژول صرف شود. همین مقدار برابر است با افزایش انرژی داخلی 1 کیلوگرم آلومینیوم.

برای محاسبه مقدار گرما سبرای ذوب یک ماده با جرم مورد نیاز است متر، که در دمای ذوب گرفته می شود، از گرمای ویژه همجوشی پیروی می کند λ ضرب در جرم ماده: Q = λm.

از همین فرمول برای محاسبه مقدار گرمای آزاد شده در طول تبلور مایع استفاده می شود.

خلاصه درس «ذوب و تبلور. گرمای ویژه همجوشی».

ما یک درس ویدیویی با موضوع "ذوب و انجماد اجسام کریستالی را به شما ارائه می دهیم. برنامه ذوب و انجماد." در اینجا ما مطالعه یک موضوع گسترده جدید را آغاز می کنیم: "حالت های تجمعی ماده". در اینجا مفهوم حالت تجمع را تعریف می کنیم و نمونه هایی از این گونه اجسام را در نظر می گیریم. و بیایید ببینیم که فرآیندهایی که در آن مواد از یک حالت تجمع به حالت دیگر منتقل می شوند چه نامیده می شوند و چه هستند. اجازه دهید با جزئیات بیشتری در مورد فرآیندهای ذوب و تبلور جامدات صحبت کنیم و نمودار دمایی چنین فرآیندهایی را ترسیم کنیم.

موضوع: حالات مجموع ماده

درس: ذوب و انجماد اجسام کریستالی. برنامه ذوب و انجماد

اجسام آمورف- اجسامی که در آنها اتم ها و مولکول ها فقط در نزدیکی ناحیه مورد نظر به روش خاصی مرتب شده اند. این نوع چینش ذرات را مرتبه برد کوتاه می گویند.

مایعات- مواد بدون ساختار منظم آرایش ذرات، مولکول‌های موجود در مایعات آزادانه‌تر حرکت می‌کنند و نیروهای بین مولکولی ضعیف‌تر از جامدات هستند. مهمترین خاصیت: حجم را حفظ می کنند، به راحتی تغییر شکل می دهند و به دلیل خاصیت سیال بودن، شکل ظرفی را که در آن قرار دارند به خود می گیرند (شکل 3).

برنج. 3. مایع به شکل فلاسک است ()

گازها- موادی که مولکول های آن ها برهمکنش ضعیفی دارند و به طور آشفته حرکت می کنند و اغلب با یکدیگر برخورد می کنند. مهمترین خاصیت: حجم و شکل را حفظ نمی کنند و کل حجم ظرفی را که در آن قرار دارند را اشغال می کنند.

دانستن و درک چگونگی انتقال بین حالات ماده مهم است. ما نموداری از چنین انتقال‌هایی را در شکل 4 نشان می‌دهیم.

1 - ذوب شدن؛

2 - سخت شدن (کریستالیزاسیون);

3 - تبخیر: تبخیر یا جوشیدن;

4 - تراکم;

5 - تصعید (تععید) - انتقال از حالت جامد به گاز با دور زدن مایع.

6 - تصعید زدایی - انتقال از حالت گازی به حالت جامد با دور زدن حالت مایع.

در درس امروز به فرآیندهایی مانند ذوب و انجماد اجسام کریستالی خواهیم پرداخت. شروع در نظر گرفتن چنین فرآیندهایی با استفاده از مثال رایج ترین ذوب و تبلور یخ در طبیعت راحت است.

اگر یخ را در یک فلاسک قرار دهید و شروع به گرم کردن آن با مشعل کنید (شکل 5)، متوجه خواهید شد که دمای آن شروع به افزایش می کند تا به دمای ذوب (0 درجه سانتیگراد) برسد، سپس فرآیند ذوب آغاز می شود، اما در عین حال دمای یخ افزایش نمی یابد و تنها پس از اتمام فرآیند ذوب تمام یخ ها، دمای آب حاصل شروع به افزایش می کند.

برنج. 5. آب شدن یخ.

تعریف.ذوب شدن- فرآیند انتقال از جامد به مایع. این فرآیند در دمای ثابت رخ می دهد.

دمایی که در آن یک ماده ذوب می شود نقطه ذوب نامیده می شود و برای بسیاری از جامدات یک مقدار اندازه گیری شده است و بنابراین یک مقدار جدولی است. به عنوان مثال، نقطه ذوب یخ 0 درجه سانتیگراد و نقطه ذوب طلا 1100 درجه سانتیگراد است.

فرآیند معکوس ذوب - فرآیند کریستالیزاسیون - نیز به راحتی با استفاده از مثال انجماد آب و تبدیل آن به یخ در نظر گرفته می شود. اگر لوله آزمایشی را با آب بگیرید و شروع به خنک کردن کنید، ابتدا کاهش دمای آب را تا 0 درجه سانتیگراد مشاهده می کنید و سپس در دمای ثابت یخ می زند (شکل 6) و پس از انجماد کامل. ، سرد شدن بیشتر یخ تشکیل شده.

برنج. 6. یخ زدن آب.

اگر فرآیندهای توصیف شده از نقطه نظر انرژی داخلی بدن در نظر گرفته شود، در حین ذوب تمام انرژی دریافتی بدن صرف از بین بردن شبکه کریستالی و تضعیف پیوندهای بین مولکولی می شود، بنابراین انرژی صرف تغییر دما نمی شود. ، اما بر تغییر ساختار ماده و برهمکنش ذرات آن. در طی فرآیند تبلور، تبادل انرژی در جهت مخالف اتفاق می افتد: بدن گرما را به محیط می دهد و انرژی داخلی آن کاهش می یابد که منجر به کاهش تحرک ذرات، افزایش تعامل بین آنها و انجماد می شود. بدن

این مفید است که بتوان به صورت گرافیکی فرآیندهای ذوب و تبلور یک ماده را روی یک نمودار به تصویر کشید (شکل 7).

محورهای نمودار عبارتند از: محور آبسیسا زمان است، محور ارتین دمای ماده است. به عنوان ماده مورد مطالعه، یخ را در دمای منفی می گیریم، یعنی یخی که با دریافت گرما، بلافاصله شروع به ذوب شدن نمی کند، بلکه تا دمای ذوب گرم می شود. اجازه دهید نواحی روی نمودار را که فرآیندهای حرارتی فردی را نشان می‌دهند شرح دهیم:

حالت اولیه - a: گرم کردن یخ تا نقطه ذوب 0 درجه سانتیگراد.

a - b: فرآیند ذوب در دمای ثابت 0 o C.

ب - نقطه ای با دمای معین: گرم کردن آب تشکیل شده از یخ تا دمای معین.

نقطه با دمای معین - c: خنک شدن آب تا نقطه انجماد 0 درجه سانتیگراد.

ج - د: فرآیند انجماد آب در دمای ثابت 0 درجه سانتیگراد.

د - حالت نهایی: سرد شدن یخ تا دمای منفی معین.

امروز ما به حالت های مختلف ماده نگاه کردیم و به فرآیندهایی مانند ذوب و تبلور توجه کردیم. در درس بعدی در مورد ویژگی اصلی فرآیند ذوب و انجماد مواد - گرمای خاص همجوشی بحث خواهیم کرد.

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. /Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. Physics 8. - M.: Mnemosyne.

2. Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.

3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Physics 8. - M.: آموزش و پرورش.

1. لغت نامه ها و دایره المعارف های آکادمیک ().

2. دوره سخنرانی "فیزیک مولکولی و ترمودینامیک" ().

3. مجموعه منطقه ای منطقه Tver ().

1. صفحه 31: سوالات شماره 1-4; صفحه 32: سوالات شماره 1-3; صفحه 33: تمرین شماره 1-5; صفحه 34: سوالات شماره 1-3. Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard، 2010.

2. یک تکه یخ در یک ظرف آب شناور است. در چه شرایطی ذوب نمی شود؟

3. در طول ذوب، دمای جسم کریستالی بدون تغییر باقی می ماند. چه اتفاقی برای انرژی درونی بدن می افتد؟

4. باغداران باتجربه در صورت یخبندان شب بهاری در هنگام گلدهی درختان میوه، شاخه ها را سخاوتمندانه در عصر آبیاری می کنند. چرا این به طور قابل توجهی خطر از دست دادن محصولات آینده را کاهش می دهد؟

با کاهش دما، یک ماده می تواند از حالت مایع به جامد تبدیل شود.

این فرآیند انجماد یا تبلور نامیده می شود.
وقتی ماده ای جامد می شود همان مقدار گرما آزاد می شود که با ذوب شدن جذب می شود.

فرمول محاسبه میزان حرارت در حین ذوب و تبلور یکسان است.

دمای ذوب و انجماد یک ماده، در صورت عدم تغییر فشار، یکسان است.
در طول کل فرآیند تبلور، دمای ماده تغییر نمی کند و می تواند به طور همزمان در هر دو حالت مایع و جامد وجود داشته باشد.

به قفسه کتاب نگاه کنید

جالب در مورد کریستالیزاسیون

یخ رنگی؟

اگر کمی رنگ یا برگ چای را به یک لیوان پلاستیکی آب اضافه کنید، هم بزنید و با به دست آوردن محلول رنگی، لیوان را روی آن بپیچید و در معرض یخ قرار دهید، سپس یک لایه یخ از پایین به سمت بالا شروع به تشکیل می کند. سطح با این حال، انتظار نداشته باشید که یخ های رنگارنگ دریافت کنید!

جایی که آب شروع به یخ زدن کرد، یک لایه کاملا شفاف از یخ وجود خواهد داشت. قسمت بالایی آن رنگی و حتی قوی تر از محلول اصلی خواهد بود. اگر غلظت رنگ بسیار زیاد بود، ممکن است گودالی از محلول آن روی سطح یخ باقی بماند.
واقعیت این است که یخ تازه شفاف در محلول های رنگ و نمک تشکیل می شود، زیرا ... بلورهای در حال رشد، هر اتم خارجی و مولکول ناخالصی را جابجا می کنند و سعی می کنند تا جایی که ممکن است یک شبکه ایده آل بسازند. تنها زمانی که ناخالصی ها جایی برای رفتن ندارند، یخ شروع به ترکیب آنها در ساختار خود می کند یا آنها را به شکل کپسول با مایع غلیظ رها می کند. بنابراین، یخ دریا تازه است و حتی کثیف ترین گودال ها نیز با یخ شفاف و تمیز پوشیده شده است.

آب در چه دمایی یخ می زند؟

آیا همیشه صفر درجه است؟
اما اگر آب جوشیده را در یک لیوان کاملا تمیز و خشک بریزید و آن را بیرون از پنجره در دمای منفی 2 تا 5 درجه سانتیگراد قرار دهید و روی آن را با شیشه تمیز بپوشانید و از نور مستقیم خورشید محافظت کنید، پس از چند ساعت محتویات لیوان زیر صفر خنک می شود، اما مایع باقی می ماند.
اگر پس از آن یک لیوان را باز کنید و یک تکه یخ یا برف یا حتی فقط گرد و غبار را در آب بیندازید، به معنای واقعی کلمه جلوی چشمان شما آب فوراً یخ می‌زند و کریستال‌های بلندی در کل حجم جوانه می‌زند.

چرا؟
تبدیل یک مایع به کریستال در درجه اول بر روی ناخالصی ها و ناهمگنی ها - ذرات گرد و غبار، حباب های هوا، بی نظمی های روی دیواره های ظرف اتفاق می افتد. آب خالص هیچ مرکز تبلور ندارد و می تواند در حالی که مایع باقی می ماند فوق العاده خنک شود. به این ترتیب می توان دمای آب را به منفی 70 درجه سانتی گراد رساند.

چگونه این اتفاق در طبیعت می افتد؟

در اواخر پاییز، رودخانه ها و نهرهای بسیار تمیز از پایین شروع به یخ زدن می کنند. از طریق لایه ای از آب تمیز به وضوح قابل مشاهده است که جلبک ها و چوب های رانده شده در پایین با پوششی از یخ شل شده اند. در نقطه ای، این یخ پایین شناور می شود و سطح آب فوراً توسط یک پوسته یخی بسته می شود.

دمای لایه های بالایی آب کمتر از لایه های عمیق است و به نظر می رسد یخ زدگی از سطح شروع می شود. با این حال، آب تمیز با اکراه یخ می زند و یخ در درجه اول در جایی تشکیل می شود که یک لجن و یک سطح سخت وجود دارد - نزدیک به پایین.

در پایین دست آبشارها و سرریز سدها، توده‌ای اسفنجی از یخ داخلی اغلب ظاهر می‌شود که در آب کف‌ریز رشد می‌کند. وقتی به سطح می‌آید، گاهی اوقات کل بستر رودخانه را مسدود می‌کند و به اصطلاح مربا ایجاد می‌کند که حتی می‌تواند رودخانه را سد کند.

چرا یخ سبکتر از آب است؟

در داخل یخ منافذ و فضاهای پر از هوا وجود دارد، اما این دلیلی نیست که بتواند این واقعیت را توضیح دهد که یخ سبکتر از آب است. یخ و بدون منافذ میکروسکوپی
هنوز چگالی کمتری نسبت به آب دارد. همه چیز در مورد ویژگی های ساختار داخلی یخ است. در یک کریستال یخ، مولکول های آب در گره های شبکه بلوری قرار دارند به طوری که هر یک دارای چهار "همسایه" هستند.

از سوی دیگر، آب ساختار کریستالی ندارد و مولکول‌های موجود در مایع نزدیک‌تر از کریستال قرار دارند، یعنی. آب متراکم تر از یخ است
ابتدا وقتی یخ ذوب می شود، مولکول های آزاد شده همچنان ساختار شبکه کریستالی را حفظ می کنند و چگالی آب کم می ماند، اما به تدریج شبکه کریستالی از بین می رود و چگالی آب افزایش می یابد.
در دمای +4 درجه سانتی گراد، چگالی آب به حداکثر می رسد و سپس با افزایش دما به دلیل افزایش سرعت حرکت حرارتی مولکول ها شروع به کاهش می کند.

چگونه یک گودال یخ می زند؟

هنگام خنک شدن، لایه های بالایی آب متراکم تر می شوند و به پایین فرو می روند. جای آنها را آب متراکم تر گرفته است. این اختلاط تا زمانی که دمای آب به +4 درجه سانتیگراد کاهش یابد، انجام می شود. در این دما، چگالی آب حداکثر است.
با کاهش بیشتر دما، لایه های بالایی آب می توانند فشرده تر شوند و به تدریج تا 0 درجه سرد شود، آب شروع به یخ زدن می کند.

در پاییز، دمای هوا در شب و روز بسیار متفاوت است، بنابراین یخ ها به صورت لایه لایه یخ می زنند.
سطح پایین یخ روی یک گودال یخبندان بسیار شبیه به مقطع تنه درخت است:
حلقه های متحدالمرکز قابل مشاهده است. از عرض حلقه های یخ می توان برای قضاوت در مورد آب و هوا استفاده کرد. معمولاً گودال از لبه ها شروع به یخ زدن می کند، زیرا ... در آنجا عمق کمتری وجود دارد. مساحت حلقه های حاصل با نزدیک شدن به مرکز کاهش می یابد.

جالب هست

این که در لوله های قسمت زیرزمینی ساختمان ها، آب اغلب نه در یخبندان، بلکه در آب شدن یخ می زند!
این به دلیل هدایت حرارتی ضعیف خاک است. گرما به قدری آهسته از زمین عبور می کند که حداقل دمای خاک دیرتر از سطح زمین رخ می دهد. هر چه عمیق تر باشد، تاخیر بیشتر است. اغلب در هنگام یخبندان، خاک زمان خنک شدن ندارد و تنها زمانی که برفک روی زمین رخ می دهد، یخبندان به زیر زمین می رسد.

که وقتی آب در یک بطری در بسته یخ می زند، آن را می شکند. اگر یک لیوان آب را در آن منجمد کنید چه اتفاقی می افتد؟ هنگامی که آب یخ می زند، نه تنها به سمت بالا، بلکه به طرفین نیز منبسط می شود و شیشه کوچک می شود. این همچنان منجر به از بین رفتن شیشه خواهد شد!

آیا میدانستید

یک مورد شناخته شده وجود دارد که محتویات یک بطری نارزان در فریزر که در یک روز گرم تابستان باز شده بود، بلافاصله به یک تکه یخ تبدیل شد.

فلز "چدن" رفتار جالبی دارد که در طول تبلور منبسط می شود. این اجازه می دهد تا از آن به عنوان ماده ای برای ریخته گری هنری توری های توری نازک و مجسمه های کوچک رومیزی استفاده شود. از این گذشته، هنگامی که چدن سخت می شود، منبسط می شود، همه چیز، حتی نازک ترین جزئیات قالب را پر می کند.

در زمستان در کوبان نوشیدنی های قوی - "vymorozki" تهیه می کنند. برای انجام این کار، شراب در معرض سرما قرار می گیرد. ابتدا آب منجمد می شود و محلول الکل غلیظی باقی می ماند. تخلیه می شود و عملیات تکرار می شود تا استحکام مورد نظر حاصل شود. هر چه غلظت الکل بیشتر باشد، نقطه انجماد کمتر است.

بزرگترین تگرگ ثبت شده توسط انسان در کانزاس آمریکا سقوط کرد. وزن آن تقریباً 700 گرم بود.

اکسیژن در حالت گاز در دمای منفی 183 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می شود و در دمای منفی 218.6 درجه سانتیگراد اکسیژن جامد از مایع به دست می آید.

در قدیم مردم از یخ برای نگهداری مواد غذایی استفاده می کردند. کارل فون لینده اولین یخچال خانگی را ساخت که با موتور بخار کار می کرد و گاز فریون را از طریق لوله ها پمپ می کرد. در پشت یخچال، گاز لوله ها متراکم شده و به مایع تبدیل می شود. در داخل یخچال فریون مایع تبخیر شد و دمای آن به شدت کاهش یافت و محفظه یخچال خنک شد. تنها در سال 1923، مخترعان سوئدی Balzen von Platen و Karl Muntens اولین یخچال الکتریکی را ایجاد کردند که در آن فریون از مایع به گاز تبدیل می شود و گرما را از هوای یخچال می گیرد.

این بله

چند تکه یخ خشک که در بنزین سوزان ریخته می شود، آتش را خاموش می کند.
یخی وجود دارد که اگر بتوانید آن را لمس کنید انگشتانتان را می سوزاند. تحت فشار بسیار بالا به دست می آید که در آن آب در دمای بالای 0 درجه سانتیگراد به حالت جامد تبدیل می شود.

توجه زیادی به تحولات متقابل مایعات و گازها شد. حال تبدیل جامدات به مایع و مایعات به جامد را در نظر بگیرید.

ذوب اجسام کریستالی

ذوب تبدیل یک ماده از جامد به مایع است.

بین ذوب جامدات کریستالی و آمورف تفاوت معنی داری وجود دارد. برای اینکه یک جسم کریستالی شروع به ذوب شدن کند، باید آن را تا دمایی که برای هر ماده کاملاً خاص است گرم کرد که به آن نقطه ذوب می گویند.

به عنوان مثال، در فشار معمولی اتمسفر، نقطه ذوب یخ 0 درجه سانتیگراد، نفتالین - 80 درجه سانتیگراد، مس - 1083 درجه سانتیگراد، تنگستن - 3380 درجه سانتیگراد است.

برای ذوب شدن جسم، حرارت دادن آن تا دمای ذوب کافی نیست. باید به تامین گرما به آن ادامه داد، یعنی انرژی داخلی آن را افزایش داد. در طول ذوب، دمای جسم کریستالی تغییر نمی کند.

اگر جسمی پس از ذوب شدن به گرمایش ادامه دهد، دمای مذاب آن افزایش می یابد. این را می توان با نموداری از وابستگی دمای بدن به زمان گرم شدن آن نشان داد (شکل 8.27). طرح ABمربوط به گرمایش یک بخش جامد و افقی است آفتاب- فرآیند ذوب و منطقه سی دی - حرارت دادن مذاب انحنا و شیب مقاطع نمودار ABو سی دی به شرایط فرآیند (جرم بدنه گرم شده، قدرت بخاری و غیره) بستگی دارد.

انتقال یک جسم کریستالی از حالت جامد به حالت مایع به طور ناگهانی و ناگهانی رخ می دهد - یا مایع یا جامد.

ذوب اجسام بی شکل

اجسام آمورف اصلاً اینگونه رفتار نمی کنند. هنگامی که گرم می شوند، با افزایش دما به تدریج نرم می شوند و در نهایت به مایع تبدیل می شوند و در تمام مدت گرم شدن همگن باقی می مانند. دمای خاصی برای انتقال از جامد به مایع وجود ندارد. شکل 8.28 نمودار دما بر حسب زمان را در طول انتقال جسم آمورف از جامد به مایع نشان می دهد.

انجماد اجسام کریستالی و بی شکل

تبدیل یک ماده از حالت مایع به جامد را انجماد یا تبلور می گویند(برای اجسام کریستالی).

همچنین بین انجماد اجسام کریستالی و آمورف تفاوت معنی داری وجود دارد. هنگامی که یک جسم کریستالی مذاب (مذاب) سرد می شود، تا زمانی که دمای آن به مقدار معینی کاهش یابد، همچنان در حالت مایع باقی می ماند. در این دما که دمای تبلور نامیده می شود، بدن شروع به کریستال شدن می کند. دمای جسم کریستالی در طول انجماد تغییر نمی کند. مشاهدات متعدد نشان داده است اجسام کریستالی در همان دمای تعیین شده برای هر ماده ذوب و جامد می شوند.با سرد شدن بیشتر بدن، زمانی که کل مذاب جامد شد، دمای بدن دوباره کاهش می یابد. این با نموداری از وابستگی دمای بدن به زمان خنک شدن آن نشان داده شده است (شکل 8.29). طرح آ 1 که در 1 مربوط به خنک کننده مایع، بخش افقی است که در 1 با 1 - فرآیند و مساحت کریستالیزاسیون سی 1 D 1 - خنک شدن جامد حاصل از کریستالیزاسیون.

مواد همچنین در طی تبلور ناگهانی و بدون حالت های میانی از مایع به جامد تبدیل می شوند.

سخت شدن جسم بی شکل، مانند رزین، به تدریج و به طور مساوی در تمام اجزای آن اتفاق می افتد. رزین همگن باقی می ماند، یعنی سخت شدن اجسام آمورف تنها ضخیم شدن تدریجی آنهاست. دمای پخت خاصی وجود ندارد. شکل 8.30 نموداری از دمای رزین پخت بر حسب زمان را نشان می دهد.

بدین ترتیب، مواد آمورف دما، ذوب و انجماد مشخصی ندارند.