Удельная теплота плавления

При плавлении происходит разрушение пространственной решётки кристаллического тела, на что расходуется определённое количество энергии от какого-либо внешнего источника. В результате этого внутренняя энергия тела в процессе плавления увеличивается.

Количество теплоты, необходимое для перехода тела из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления, называется теплотой плавления.

В процессе отвердевания тела, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается; часть её передаётся окружающим телам.

Количество теплоты, поглощённое телом при плавлении, равно количеству теплоты, отданному этим телом при отвердевании. В этом факте находит одно из своих выражений закон сохранения и превращения энергии.

Поглощением энергии при таянии льда и выделением ее при замерзании воды объясняются те запаздывания в похолодании и потеплении, которые часто имеют место вблизи больших рек и озёр.

Теплоту плавления различных веществ обычно характеризуют количеством теплоты, которое необходимо для расплавления единицы массы данного вещества.

Подробнее...

Удельная теплота парообразования

Количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы жидкости при температуре кипения в пар, называется удельной теплотой парообразования.

Удельная теплота парообразования выражается в – ккал/г и ккал/кг, а в системе единиц СИ – в дж/кг. В этой системе удельная теплота парообразования воды L = 539 · 4186,8 дж/кг ? 2258 · 103 дж/кг.

В следующей таблице указаны величины удельной теплоты парообразования для некоторых жидкостей при температуре кипения этих жидкостей под атмосферным давлением:

Вещество Удельная теплота парообразования, кал/г

Вода

Аммиак

Спирт

Бензин

Эфир

Сероуглерод

Скипидар

Ртуть

539

327

204

95

84

84

70

69

Для одной и той же жидкости удельная теплота парообразования при разных температурах имеет разное значение. Это видно из следующей таблицы для воды:

Температура, оС 0 50 100 150 200 250 300 350 374
Удельная теплота парообразования, кал/г 595 568 539 506 468 408 330 210 0

Из таблицы видно, что удельная теплота парообразования уменьшается с повышением температуры жидкости.

Теплота парообразования выделяется, когда пар конденсируется в жидкость. На этом основано опытное определение удельной теплоты парообразования.

Подробнее...

Применение сплавов

Расплавленные металлы можно смешивать друг с другом. После отвердевания этих смесей получаются сплавы.

Сплавы широко применяют в технике. Всем хорошо известна сталь, представляющая собой сплав железа с углеродом.

Физические свойства сплавов отличаются от физических свойств их составных частей. Сплав обычно бывает твёрже и прочнее, чем его составные части.

Специальные сорта стали состоят из сплава железа и углерода с примесью некоторых редких металлов: хрома, никеля, ванадия, молибдена.

Одни из этих сплавов обладают большой прочностью, другие – твёрдостью или особой упругостью. Нержавеющая сталь, например, очень стойка в химическом отношении, не вступает в химические реакции даже при соприкосновении с кислотами.

К числу прочных сплавов относятся сплавы алюминия с другими металлами. Особой прочностью, например, обладает дюралюминий, состоящий из 94% алюминия, 5% меди, 0,5% магния, 0,5% марганца. Температура плавления его 650° С. Удельный вес дюралюминия втрое меньше удельного веса стали, а сопротивление на разрыв такое же, как у лучших сортов стали. Подобными же свойствами обладает кольчугалюминий. Такие сплавы идут на изделия, в которых надо сочетать лёгкость с прочностью, например на отдельные части автомобилей, самолётов.

Подробнее...

Способы определения влажности воздуха

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре в нём окажется насыщающий водяной пар, который при дальнейшем охлаждении начнёт конденсироваться в виде росы.

Температура, при которой водяные пары в воздухе становятся насыщенными, называется точкой росы.

Зная температуру воздуха и определив точку росы, легко рассчитать его влажность.

Например, если точка росы 8° C, а температура воздуха 15° С, то, пользуясь специальной таблицей (она имеется в задачниках и справочниках), найдём количество насыщающего водяного пара в 1 м3 воздуха при 8° С; оно равно 8,3 (г/м3), это и будет абсолютная влажность воздуха. Определив по той же таблице количество насыщающего пара при 15° С (оно равно 12,8 г/м3) и разделив на это количество абсолютную влажность, получим относительную влажность воздуха. В данном случае:

Подробнее...

Плавление тел

Плавлением называется процесс превращения вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Температура, при которой данное вещество плавится, носит название температуры (или точки) плавления вещества.

Кристаллические вещества, как например, железо, медь, серебро, ртуть, лёд, имеют вполне определённую температуру плавления.

Если нагреть какое-либо кристаллическое тело, то можно заметить, что его температура будет повышаться только до момента начала плавления тела; во время плавления повышения температуры происходить не будет. В процессе плавления кристаллического тела, т. е. когда оно существует одновременно как в жидком, так и в твёрдом состоянии, температура тела остаётся неизменной.

После того как всё тело перейдёт в жидкое состояние, дальнейшее нагревание поведёт к повышению температуры жидкости. На рисунке, а в качестве примера показан график плавления нафталина. Процессу плавления нафталина соответствует участок кривой АВ. График же процесса отвердевания нафталина изображён на рисунке. Процессу отвердевания соответствует участок кривой СВ.

Подробнее...

Сжижение газов

С открытием наличия у каждого вещества критической температуры стало совершенно ясным, почему долгое время не удавалось перевести в жидкое состояние некоторые газы: критическая температура этих газов очень низка. Чтобы обратить эти газы в жидкость, необходимо было, прежде всего, охладить их ниже критической температуры.

В 1883 г. был обращён в жидкость водород при температуре –244° С. В 1910 г. голландский учёный Камерлинг-Оннес получил жидкий гелий, температура кипения которого равна –269° С

Охлаждая сжиженные газы путём быстрого испарения, получили их в твёрдом состоянии. В 1913 г. Камерлинг-Оннес получил твёрдый водород; его температура плавления оказалась равной –257,1° С. При температуре –271,9° С и давлении 26 ат был получен в твёрдом состоянии гелий.

Таким образом, в настоящее время все известные на Земле вещества получены в жидком и твёрдом состояниях.

Подробнее...

Охлаждение при испарении

При превращении жидкости в пар молекулы жидкости, преодолевая силы сцепления в поверхностном слое, совершают работу. Так как из жидкости улетают молекулы, имеющие большую скорость, то средняя скорость оставшихся молекул жидкости уменьшается, уменьшается их кинетическая энергия. Поэтому, когда нет притока энергии к жидкости извне, испарение ведет к уменьшению внутренней энергии жидкости, вследствие чего жидкость охлаждается.

Охлаждение жидкости при испарении легко наблюдать, обмотав кисеёй или ватой шарик термометра и полив его эфиром. Быстро испаряющийся эфир отнимает часть внутренней энергии шарика термометра, вследствие чего температура последнего значительно понижается. Если налить на деревянную подставку тонкий слой воды и поставить на него стакан с эфиром, то эфир при обдувании воздухом быстро испаряется и его температура настолько понижается, что стакан примерзает к подставке.

Явление охлаждения при испарении жидкости широко используется в практике. При перевозке скоропортящихся продуктов для охлаждения вагонов в специальных устройствах испаряют жидкий аммиак или жидкую двуокись углерода.

Подробнее...

Свойства сжиженных газов

Сжиженные газы быстро испаряются. Для их сохранения Дьюар сконструировал специальные стеклянные сосуды с двойными стенками, из внутреннего пространства между которыми выкачан воздух. Таким путём почти устраняется теплообмен содержимого сосудов с внешней средой через конвекцию и теплопроводность. Для уменьшения нагревания излучением стенки делаются зеркальными. Один из типов сосуда Дьюара можно видеть в, термосе, служащем для сохранения пищи в горячем виде.

При температуре сжиженных газов различные вещества переходят в твёрдое состояние. Так, обливая жидким воздухом ртуть, налитую в специальную форму, можно получить блестящий ртутный молоточек, которым легко вбить в доску небольшой гвоздь. Погрузив в бокал с жидким воздухом пробирку со спиртом, мы получим твёрдый спирт, температура замерзания которого –114° С.

Подробнее...

Обработка металлов резанием

Обработка металлов резанием - точение, строгание, сверление, - хотя и связана с потерей металла (образование стружки), служит основным средством изготовления деталей с высокой степенью точности. На рисунке дана схема образования стружки. Резец 1, перемещаясь, передней своей поверхностью 2 снимает и скалывает часть металла, образуя стружку. Срезаемый слой претерпевает при этом сложную деформацию сжатия и изгиба. Когда напряжение в срезаемом слое превзойдёт предел прочности металла, происходит скалывание элемента стружки.

Деформация распространяется и вглубь материала, в результате чего обрабатываемая поверхность получает при резании наклёп.

Происходящее при резании нагревание также изменяет физико-механические свойства срезаемого и остающегося поверхностного слоя. При этом надо учитывать влияние повышения температуры: 1) на обрабатываемый материал, 2) на материал резца.

Подробнее...

Психрометр Августа

Этот прибор состоит из двух одинаковых термометров А и В. Шарик термометра В обернут марлей М, конец которой опущен в стакан с водой С. Вода из стакана по марле поднимается вверх, поэтому марля всегда влажная. Другой термометр, шарик которого сух, показывает температуру воздуха. Когда воздух насыщен водяными парами, то показания обоих термометров одинаковы: оба термометра находятся Ъ одинаковых условиях. Если же воздух не насыщен парами, то с влажного термометра испаряется вода и температура его при этом понижается. Понижение температуры происходит до тех пор, пока уменьшение внутренней энергии, обусловленное испарением воды, не уравновесится притоком энергии из окружающего пространства.

В обычных условиях, таким образом, между показаниями сухого и влажного термометров будет иметь место так называемая психрометрическая разность. Чем больше психрометрическая разность, тем, очевидно, суше воздух, и, наоборот, чем она меньше, тем больше относительная влажность воздуха.

Подробнее...

Ненасыщенный пар

Если в пространстве, содержащем пары какой-нибудь жидкости, может происходить дальнейшее испарение этой жидкости, то пар, находящийся в этом пространстве, называется ненасыщенным паром.

Изменяя объём ненасыщенного пара, мы заметим, что давление его также изменяется: при уменьшении объёма давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается.

Пусть трубка В поднята так высоко, что в ней находится ненасыщенный пар. Давление этого пара равно Н – h, где Н – атмосферное давление. Если после этого опускать трубку, то уровень ртути в ней будет понижаться: h1 < h, а это показывает, что давление пара возрастает (H – h1 > H - H). Давление пара будет возрастать до тех пор, пока пар не станет насыщающим. Над ртутью при этом появится жидкость. С момента насыщения пара его давление станет постоянным и равным Н – h2. Это будет наибольшее давление пара при данной температуре.?

Наибольшее давление при данной температуре пар производит в состоянии насыщения.

Подробнее...

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ