Kušana un sacietēšana. Īpatnējais kušanas siltums
Vielas pāreju no cieta stāvokļa šķidrā stāvoklī sauc par kušanu, bet vielas pāreju no šķidra stāvokļa cietā stāvoklī - par sacietēšanu (kristalizāciju).
Temperatūru, kurā notiek kristāliskās vielas kušana, sauc par kušanas temperatūru. Savukārt, temperatūru, kurā notiek vielas sacietēšana, sauc par sacietēšanas temperatūru. Vielas kušanas un sacietēšanas temperatūras ir vienādas.
Amorfām vielām (piemēram, plastilīnam, asfaltam, stiklam) nav noteiktas kušanas temperatūras. Paaugstinoties temperatūrai, šie materiāli kļūst mīksti, sāk tecēt un pakāpeniski pāriet šķidrā stāvoklī.
Kristālisko un amorfo vielu kušanas atšķirība ir saistīta ar to iekšējo uzbūvi.
Amorfās vielas atomu sakārtojumam piemīt tuvā kārtība. Tāpēc amorfo vielu uzbūve līdzīga šķidrumiem. Pārejot šķidrā stāvoklī, pieaug gan daļiņu siltumkustības kinētiskā enerģija, gan mijiedarbības potenciālā enerģija.
Pievadot enerģiju vielas kušanas procesā, tā temperatūra nemainās. Tātad, daļiņu siltumkustības kinetiskā enerģija kušanas laikā nemainās. Visa pievadītā enerģija tiek patērēta daļiņu mijiedarbības potenciālās enerģijas palielināšanai (pieaug daļiņu svārstību amplitūda). Lai atbrīvotu molekulas no to salīdzinoši stingri fiksētajām pozīcijām cietā ķermeņa strukturā, ir jāveic darbs pret pievilkšanas spēkiem starp molekulām, lai tās varētu brīvi pārvietoties cita attiecībā pret citu, kā tas raksturīgi šķidram stāvoklim.
Svarīgi!
Kušanas laikā vielas temperatūra ir nemainīga.
Dažādās vielas atšķiras ar dažādu daļiņu mijiedarbības potenciālās enerģijas lielumu. Tāpēc, lai izkausētu dažādas vielas, tām jāpievada atšķirīgs siltuma daudzums.
Īpatnējais kušanas siltums ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai kušanas temperatūrā izkausētu 1 kg kristāliskas vielas. To mēra džoulos uz kilogramu (J/kg) un apzīmē ar burtu (lambda).
Siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa izkausēšanai: , kur
Q - siltuma daudzums;
- īpatnējais kušanas siltums, nolasa no tabulas;
m - ķermeņa masa.
Q - siltuma daudzums;
- īpatnējais kušanas siltums, nolasa no tabulas;
m - ķermeņa masa.
Ja šķidrums, atdziestot, sasniedz sacietēšanas temperatūru un turpina atdot enerģiju apkārtējai videi, tas sacietē. Lai norādītu, ka viela atdod siltumu, formulā dažkārt izmanto mīnusa zīmi: .
Sacietēšanas procesā daļiņu mijiedarbības potenciālā enerģija samazinās, un viela apkārtējai videi atdod siltuma daudzumu Q (samazinās daļiņu svārstību amplitūda). Sacietējot, atjaunojas daļiņu sakārtojuma tālā kārtība. Daļiņu siltumkustības kinētiskā enerģija sacietēšanas laikā nemainās.
Svarīgi!
Sacietēšanas laikā vielas temperatūra ir nemainīga.
Kušanas un sacietēšanas temperatūru arī var nolasīt no portālā dotajām tabulas
Risinot uzdevumu, ir svarīgi zināt, vai viela ir dota kušanas temperatūrā vai arī tā ir jāsilda vai jāatdzesē līdz kušanas (sacietēšanas) temperatūrai. Uzskatāmības dēļ, parasti zīmē grafiku:
Risinot uzdevumu, ir svarīgi zināt, vai viela ir dota kušanas temperatūrā vai arī tā ir jāsilda vai jāatdzesē līdz kušanas (sacietēšanas) temperatūrai. Uzskatāmības dēļ, parasti zīmē grafiku:
|
1) ja vielas sākuma temperatūra ir zemāka par kušanas temperatūru un vielai pievada siltumu
 |
2) ja vielas temperatūra ir augstāka par sacietēšanas temperatūru un siltumu aizvada |
Abos grafikos A ir kušanas (sacietēšanas) temperatūra.