Удельная теплота плавления и парообразования
⚡ Физика · 10 класс
Расчёт теплоты при плавлении, кристаллизации, испарении и конденсации вещества.
Теплота при фазовых переходах
При нагревании или охлаждении вещество может менять агрегатное состояние: плавиться, кристаллизоваться, испаряться или конденсироваться. На каждый такой переход расходуется или, наоборот, выделяется определённое количество теплоты. Для расчётов вводят специальные величины — удельную теплоту плавления и удельную теплоту парообразования.
Удельная теплота плавления
Удельная теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг твёрдого вещества в жидкость при температуре плавления, без изменения температуры. Обозначается буквой лямбда. Теплота, нужная для плавления всей массы вещества, равна:
Q = лямбда*mПри обратном процессе — кристаллизации, или затвердевании, — такое же количество теплоты выделяется в окружающую среду. Во время плавления температура вещества остаётся постоянной, вся подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки.
Удельная теплота парообразования
Удельная теплота парообразования — это количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Обозначается буквой L. Теплота для испарения всей массы жидкости равна:
Q = L*mПри конденсации пара в жидкость такое же количество теплоты выделяется. Именно поэтому ожог паром опаснее ожога кипятком той же температуры — пар при конденсации отдаёт коже дополнительную энергию.
| Процесс | Формула | Теплота |
|---|---|---|
| Плавление | Q = λ·m | Поглощается |
| Кристаллизация | Q = λ·m | Выделяется |
| Парообразование | Q = L·m | Поглощается |
| Конденсация | Q = L·m | Выделяется |
График нагревания
Если строить график зависимости температуры от времени при нагревании льда, то на участках плавления и кипения он становится горизонтальным: температура не растёт, пока всё вещество не сменит состояние. Между переходами температура повышается за счёт теплоёмкости.
Разбор примера
Найдём теплоту, нужную для плавления 2 кг льда, взятого при 0 °С. Удельная теплота плавления льда лямбда = 3,4*10^5 Дж/кг.
Q = лямбда*m = 3,4*10^5 * 2 = 6,8*10^5 Дж = 680 кДжЧастые ошибки. Во время плавления и кипения температура вещества остаётся постоянной — вся теплота идёт на разрушение связей между частицами, а не на нагрев. Не путайте удельную теплоту плавления λ с удельной теплоёмкостью c: первая отвечает за смену агрегатного состояния, вторая — за изменение температуры в пределах одного состояния.
Кратко о главном
- Теплота плавления: Q = λ·m, теплота парообразования: Q = L·m.
- При кристаллизации и конденсации теплота выделяется.
- Во время фазового перехода температура не меняется.
- Удельная теплота плавления и теплоёмкость — разные величины.