熱量。比熱。溶融。結晶。テーマ：「溶解と結晶化。融解比熱と結晶化比熱

融解とは、物体が結晶固体状態から液体状態に変化することです。融解は融解比熱の吸収によって起こり、一次相転移です。

溶ける能力とは、物質の物理的性質を指します。

常圧では、タングステンは金属の中で最も高い融点（3422 °C）を持ち、単体物質一般に - 炭素 (さまざまな情報源によると、3500 ～ 4500 °C)、および任意の物質の中で - ハフニウムカーバイド HfC (3890 °C)。ヘリウムの融点が最も低いと仮定できます。常圧では、任意の低温でも液体のままです。

常圧では多くの物質には液相がありません。加熱すると昇華により直ちに気体状態に変化します。

図 9 - 氷の融解

結晶化は、結晶の形成を伴う、液体から固体の結晶状態への物質の相転移プロセスです。

相は、熱力学系の均質な部分であり、界面を通過すると系の他の部分 (他の相) から分離されます。化学組成、物質の構造や性質が急激に変化します。

図 10 - 氷の形成を伴う水の結晶化

結晶化は、溶液または溶融物から結晶の形で固相を分離するプロセスです。化学工業結晶化プロセスは、物質を純粋な形で得るために使用されます。

結晶化は、液体の過冷却や蒸気の過飽和など、特定の制限条件に達すると始まり、多くの小さな結晶 (結晶化中心) がほぼ瞬時に現れます。結晶は、液体または蒸気からの原子または分子が付着することによって成長します。結晶面の成長は層ごとに発生し、不完全な原子層の端 (ステップ) が成長するにつれて面に沿って移動します。成長速度が結晶化条件に依存するため、さまざまな成長形態や結晶構造（多面体、層状、針状、骨格、樹枝状などの形態、ペンシル構造など）が生じます。結晶化の過程では、必然的にさまざまな欠陥が発生します。

結晶化中心の数と成長速度は過冷却度に大きく影響されます。

過冷却度は、液体金属が結晶 (固体) 変態に転移する温度未満に冷却されるレベルです。結晶化潜熱のエネルギーを補償する必要がある。一次結晶化は、液体から固体状態への移行中に金属 (および合金) に結晶が形成されることです。

比熱融解（融解エンタルピー、結晶化比熱という同等の概念もあります） - 平衡等圧・等温過程において、結晶質物質を移動させるためにその質量単位に与えなければならない熱量固体（結晶）状態から液体へ（物質の結晶化中に同じ量の熱が放出されます）。

溶融または結晶化時の熱量：Q=ml

蒸発と沸騰。気化比熱

蒸発は、物質が液体状態から気体状態 (蒸気) に変化するプロセスです。蒸発プロセスは、凝縮プロセス（蒸気状態から液体状態への遷移）の逆です。蒸発（気化）、物質が凝縮（固体または液体）相から気体（蒸気）相に遷移すること。一次相転移。

高等物理学では、より発展した蒸発の概念があります。

蒸発とは、Ek＞Epの関係で、液体や固体の表面から粒子（分子、原子）が飛び出す（砕ける）過程です。

図 11 - マグカップ上のお茶の蒸発

蒸発比熱(蒸発)(L) -- 物理量、液体から気体状態に変化させるために、沸点で採取された物質 1 kg に与えなければならない熱量を示します。蒸発比熱は J/kg で測定されます。

沸騰は、相分離境界の出現を伴う、液体中での蒸発のプロセス (物質が液体から気体状態に変化すること) です。沸点大気圧通常、化学的に純粋な物質の主要な物理化学的特性の 1 つとして与えられます。

沸騰は一次の相転移です。沸騰は、達成される沸騰温度と不純物の存在の両方によって決定される蒸発中心の形成により、表面からの蒸発よりもはるかに激しく発生します。

気泡の形成プロセスは圧力の影響を受ける可能性があり、音波、イオン化。特に、バブルチャンバーが動作するのは、荷電粒子の通過中のイオン化による微量の液体の沸騰の原理に基づいています。

図 12 - 沸騰したお湯

沸騰、液体の蒸発、蒸気の凝縮時の熱量：Q=mL

融解比熱（また： 核融合エンタルピー; 同等の概念もあります 結晶化比熱) - 結晶質物質を固体 (結晶) 状態から溶融温度 (同じ物質の結晶化中に放出される熱量）。

融解熱は、一次相転移の熱の特殊なケースです。

融解比熱（J/kg）とモル熱（J/mol）は区別されます。

融解比熱は文字で示されます。 $\ラムダ$ (ギリシャ文字 ラムダ）。融解比熱の計算式: $\lambda=\frac(Q)(m)$ 、どこ $\ラムダ$ - 融解比熱、 $Q$ - 溶融中に物質が受け取る（または結晶化中に放出される）熱量、 $メートル$ - 溶けている（結晶化している）物質の質量。

物質	融解比熱 (kJ/kg)
アルミニウム	$390$
鉄	$277$
金	$66,2$
氷	$335$
銅	$213$
ナフタレン	$151$
錫	$60,7$
白金	$101$
	$12$
鉛	$25$
銀	$105$
亜鉛	$112$
鋳鉄（白）	$140$
鋳鉄（灰色）	$100$

こちらも参照

記事「融解比熱」についてレビューを書く

文学

エノコビッチ A.S. クイックリファレンス物理学で。 - 母：「大学院」、1976年。 - P. 114。 - 288 p。

融解比熱を特徴付ける抜粋

夜は暗く、暖かな秋でした。もう4日間雨が降り続いていました。馬を二度乗り換え、ぬかるんだベタベタした道を30マイルを1時間半かけて疾走したボルホビティノフは、午前2時にレタシェフカに到着した。柵に「総司令部」の看板が掲げられた小屋から降り、馬を捨てて、彼は暗い前庭に入った。
- 当番中の将軍、早く！とても重要です！ - 彼は、玄関の暗闇の中で立ち上がっていびきをかいている誰かに言いました。
「私たちは夕方からずっと体調が悪くて、もう三晩も眠れていません」と、執拗にささやくように秩序ある兵士の声がした。 - まず船長を起こしてください。
「非常に重要です、ドフトゥロフ将軍から」ボルホビティノフは開いたドアを感じながらそう言った。秩序ある者は彼の前を歩き、誰かを起こし始めた。
- 名誉、名誉 - 宅配便です。
- 何、何？誰から? –誰かの眠そうな声が言った。
– ドフトゥロフとアレクセイ・ペトロヴィッチから。「ナポレオンはフォミンスコエにいる」とボルホヴィティノフは言ったが、暗闇の中で誰が尋ねたのかではなく、声の音から、それがコノヴニツィンではないと示唆された。
目覚めた男はあくびをして伸びをした。
「彼を起こしたくない」と彼は何かを感じながら言った。 - 病気だよ！そうかもしれない、噂。
「これが報告書です」とボルホビティノフは言った、「私はそれを直ちに当直の将軍に引き渡すよう命じられました。」
- 待って、火をつけるよ。いったいいつもどこに置いてるの？ ――整然とした者の方を向いて、ストレッチをしている男は言った。それはコノヴニツィンの副官シチェルビニンだった。「見つけた、見つけた」と彼は付け加えた。
秩序ある者は火を切り、シチェルビニンは燭台を触っていた。
「ああ、気持ち悪い奴らだ」と彼は嫌悪感を込めて言った。
火花の光の中で、ボルホビティノフはろうそくを灯したシチェルビニンの若い顔と、前隅でまだ眠っている男性を見た。コノヴニツィンだった。

抽象的な

「溶ける体」

完了:

プリシャジニュクオルガ 9-A

チェック済み:

ネフゾロワ・タチアナ・イゴレヴナ

導入

1) 熱量の計算

2) 溶ける

3) 融解比熱

4) 金属を溶かす

5) 水の融点と沸点

6) 溶ける

7) 溶解に関する興味深い事実

結論（結論）

中古文献リスト

導入

凝集状態は、特定の定性的特性によって特徴付けられる物質の状態です。つまり、体積や形状を維持できるかどうか、長距離および短距離の秩序が存在するかどうかなどです。集合状態の変化は急激な変化を伴う場合があるフリーエネルギー、エントロピー、密度、その他の基本的な物理的特性。

凝集には、固体、液体、気体の 3 つの主な状態があります。血漿を凝集状態として分類することが完全に正しいとは限らない場合があります。液晶やボースアインシュタイン凝縮など、他の凝集状態もあります。

凝集状態の変化は、相転移と呼ばれる熱力学的プロセスです。次の品種が区別されます：固体から液体へ - 溶融。液体から気体へ - 蒸発と沸騰。固体から気体へ - 昇華。気体から液体または固体へ - 凝縮。特徴的な機能プラズマ状態への遷移の明確な境界が存在しないことです。

物理学におけるさまざまな状態を記述するには、熱力学相というより広範な概念が使用されます。ある相から別の相への遷移を記述する現象は臨界現象と呼ばれます。

ソリッド: ボリュームと形状を保持する能力を特徴とする状態。固体の原子は平衡状態付近で小さな振動しか受けません。長距離秩序と短距離秩序の両方があります。

液体: 圧縮率が低い物質の状態。つまり、体積は十分に保持しますが、形状を保持することができません。液体は、それを入れた容器の形状に容易に変形します。液体の原子または分子は平衡状態に近い状態で振動し、他の原子によってロックされ、他の自由な場所にジャンプすることがよくあります。短距離秩序のみが存在します。

ガス: 優れた圧縮性を特徴とする状態で、体積と形状の両方を保持する能力がありません。ガスは、供給される体積全体を占める傾向があります。気体の原子や分子は比較的自由に動作し、それらの間の距離はそのサイズよりもはるかに大きくなります。

その他の状態: 深く冷却されると、一部の (すべてではありません) 物質は超伝導状態または超流動状態に変化します。もちろん、これらの状態は別々の熱力学的相ですが、非普遍性のため、物質の新しい集合状態とはほとんど言えません。ペースト、ゲル、懸濁液、エアロゾルなどの不均質な物質。特定の条件固体と液体、さらには気体の両方の特性を示しますが、それらは通常、物質の特定の凝集状態ではなく、分散材料として分類されます。

溶融

米。 1. 純物質の状態（図）

米。 2. 結晶体の融点

米。 3. アルカリ金属の融点

融解とは、物質が結晶（固体）状態から液体に変化することです。熱の吸収によって起こります（一次相転移）。純粋な物質の溶融の主な特徴は、融点 (Tm) と溶融プロセスの実行に必要な熱 (溶融熱 Qm) です。

P. の温度は外部圧力 p に依存します。純粋な物質の状態図では、この依存性は融解曲線 (図 1 の固相と液相の共存曲線、AD または AD") によって表されます。合金と固溶体の融解は、通常、温度範囲 (一定の Tm を持つ共晶は例外です) 所定の圧力における合金の変態の開始と終了の温度の組成に対する依存性が状態図に示されます。特別なライン(液相線と固相線の曲線、バイナリシステムを参照)。多くの高分子化合物 (たとえば、液晶を形成できる物質) では、固体結晶状態から等方性液体への転移が段階的に (特定の温度範囲で) 発生し、各段階が特定の破壊段階を特徴づけます。結晶構造のこと。

特定の温度の存在は、固体の結晶構造が正しいことを示す重要な兆候です。この特徴により、固定された融点を持たない非晶質固体と容易に区別できます。アモルファス固体は徐々に液体状態に変化し、温度が上昇するにつれて軟化します (アモルファス状態を参照)。純粋な金属の中でタングステンの温度が最も高く (3410 °C)、水銀が最も低い (-38.9 °C)。特に耐火性の化合物には、TiN (3200 °C)、HfN (3580 °C)、ZrC (3805 °C)、TaC (4070 °C)、HfC (4160 °C) などが含まれます。 Tmelt は、Qmelt の値が高いことが特徴です。結晶物質中に不純物が存在すると、その融点が下がります。これは、低融点の合金 (たとえば、融点 = 68 °C のウッド合金を参照) や冷却混合物を製造するために実際に使用されます。

P.は結晶物質がTmに達すると始まります。プロセスの開始から完了まで、物質に熱が与えられているにもかかわらず、物質の温度は一定に保たれ、Tmelt と等しくなります（図 2）。通常の条件下では結晶を T > Tmelt に加熱することはできませんが (「過熱」を参照)、結晶化中は融液の大幅な過冷却が比較的簡単に達成されます。

圧力 p に対する Tmel の依存性の性質は、P における体積変化 (DVmel) の方向によって決まります (クラペイロン-クラウジウスの式を参照)。ほとんどの場合、物質の放出には、その体積の増加（通常は数パーセント）が伴います。これが発生すると、圧力の増加により Tmelt が増加します (図 3)。ただし、一部の物質 (水、多くの金属およびメタライド、図 1 を参照) は、P 中に体積が減少します。これらの物質の P. の温度は、圧力の増加とともに低下します。

P. 物質の物理的特性の変化を伴います。エントロピーの増加は、物質の結晶構造の乱れを反映します。熱容量の増加、電気抵抗[一部の半金属 (Bi、Sb) および半導体 (Ge) は例外で、これらは液体状態ではより高い導電率を持ちます]。 P.の間、せん断抵抗はほぼゼロに低下し(横方向の弾性波は溶融物中を伝播できません。「液体」を参照)、音の伝播速度(縦波)などが低下します。

分子動力学の概念によれば、P.は次のように実行されます。結晶体に熱が供給されると、その原子の振動エネルギー（振動振幅）が増加し、結晶体の温度が上昇し、結晶内にさまざまな種類の欠陥（結晶の未充填ノード）が形成されます。結晶格子 - 空孔、ノード間に埋め込まれた原子による格子の周期性の違反など。結晶の欠陥を参照)。分子結晶では、分子が球形でない場合、分子軸の相互配向が部分的に乱れることがあります。欠陥の数とその関連性が徐々に増加することが、溶解前段階の特徴です。 Tmelt に達すると、結晶内に臨界濃度の欠陥が生成され、麻痺が始まり、結晶格子が崩壊して容易に移動可能な超顕微鏡領域になります。 P.中に供給される熱は体を加熱するためではなく、原子間の結合を破壊し、結晶内の長距離秩序を破壊するために使用されます（長距離秩序と短距離秩序を参照）。超顕微鏡領域自体では、原子の配列における短距離秩序は変態中に大きく変化しません（ほとんどの場合、Tm での融液の配位数は結晶の配位数と同じままです）。これは、蒸発熱と比較して融解熱 Qpl の値が低いこと、および蒸発中の物質の多くの物理的特性の変化が比較的小さいことを説明しています。

変態のプロセスは、自然界（地表の雪や氷の加工、深層の鉱物の変態など）と技術（金属や合金の生産、型への鋳造など）において重要な役割を果たしています。。

融解比熱

融解比熱（融解エンタルピー、結晶化比熱という同等の概念もあります） - 平衡等圧・等温プロセスにおいて結晶質物質の 1 質量単位に与えなければならない熱量。固体（結晶）状態から液体に変化させます（物質の結晶化中に放出される熱と同じ量）。融解熱は、一次相転移の熱の特殊なケースです。融解比熱（J/kg）とモル熱（J/mol）は区別されます。

融解比熱は文字 (ギリシャ文字ラムダ) で示されます。融解比熱の計算式は次のとおりです。

ここで、は融解の比熱、は融解中に物質が受け取る（または結晶化中に放出される）熱量、は融解（結晶化）する物質の質量です。

金属を溶かす

金属を溶解するときは、よく知られたルールに従わなければなりません。彼らが鉛と亜鉛を製錬すると仮定しましょう。鉛はすぐに溶け、融点は 327°です。亜鉛は融点が 419°を超えるため、長期間固体のままです。このような過熱により鉛はどうなるでしょうか? それは虹色の膜で覆われ始め、その後、その表面は不溶性の粉末の層の下に隠されます。鉛は過熱により燃焼し、空気中の酸素と結合して酸化しました。知られているように、このプロセスは常温でも起こりますが、加熱するとさらに速く進行します。したがって、亜鉛が溶け始めるまでに、鉛金属はほとんど残らなくなります。合金は予想とはまったく異なる組成であることが判明し、失われます多数の鉛は廃棄物の形で排出されます。より耐火性の高い亜鉛を最初に溶解し、次に鉛をそれに添加する必要があることは明らかです。亜鉛を銅または真鍮と合金化し、最初に亜鉛を加熱する場合にも、同じことが起こります。銅が溶けるまでに亜鉛は燃えてしまいます。これは、融点の高い金属が常に最初に溶解される必要があることを意味します。

しかし、それだけでは酔いを逃れることはできません。適切に加熱された合金が長時間燃え続けると、煙の結果として液体金属の表面に膜が再び形成されます。可融性の高い金属が再び酸化物に変わり、合金の組成が変化することは明らかです。これは、金属が長時間不必要に過熱されないことを意味します。したがって、彼らは金属をコンパクトな塊に置くことで、あらゆる可能な方法で金属の無駄を削減しようと試みます。小さな破片、おがくず、削りくずが最初に「梱包」され、ほぼ同じサイズの破片が溶解され、十分な温度で加熱され、金属表面が空気との接触から保護されます。この目的のために、マスターはホウ砂を使用するか、単純に金属の表面を灰の層で覆うことができます。灰の層は常に上部に浮かんでいます（小さな灰のおかげで）比重）金属を流し込むときにも傷つきません。金属が固まるとき、おそらく若い職人にはおなじみの別の現象が起こります。金属が硬化すると体積が減少しますが、この減少は内部のまだ凝固していない金属粒子によって起こります。鋳物の表面または内部には、多かれ少なかれ大きな漏斗状のくぼみ、いわゆる引け巣が形成されます。通常、金型は、製品自体をできる限り保護するために、鋳造品の場所に引け巣が形成され、その後除去されるような方法で作られます。引け巣が鋳造品を台無しにし、場合によっては使用できなくなる可能性があることは明らかです。溶解後、金属はわずかに過熱されるため、金属はより薄く、より熱くなります。そのため、金型の細部への充填が良好になり、冷たい金型との接触により早期に凍結することはありません。

合金の融点は、通常、合金を構成する最も高融点の金属の融点よりも低いため、逆のことを行うと有利な場合があります。つまり、最初により溶けやすい金属を溶かし、次により融点の高い金属を溶かします。ただし、これはあまり酸化しない金属、またはこれらの金属が過度の酸化から保護されている場合にのみ許容されます。物自体に必要な量よりも多くの金属を取り、金型だけでなくスプルーチャネルにも金属を充填する必要があります。最初に計算する必要があることは明らかです必要な数量金属

水の融点と沸点

生きている自然にとって水の最も驚くべき有益な特性は、「通常の」条件下で液体である能力です。水によく似た化合物の分子 (H2S や H2Se 分子など) ははるかに重いですが、同じ条件下では気体を形成します。したがって、水は、周知のように、物質の性質がいつ、どこで、どのような性質に近づくかを予測する周期表の法則に矛盾しているように見えます。私たちの場合、表から、同じ垂直列にある元素の水素化合物 (水素化物と呼ばれる) の特性は、原子の質量の増加に伴って単調に変化することがわかります。酸素は、この表の 6 番目のグループの元素です。同じグループには、硫黄 S (原子量 32)、セレン Se (原子量 79)、テルル Te (原子量 128)、ポロニウム Po (原子量 209) があります。したがって、これらの元素の水素化物の性質は、重い元素から軽い元素に移動するとき、単調に変化するはずです。 H2Po→H2Te→H2Se→H2S→H2Oの順です。これは実際に起こることですが、それは最初の 4 つの水素化物のみです。たとえば、元素の原子量が増加すると、沸点と融点が増加します。図中、×印はこれらの水素化物の沸点を示し、丸印は融点を示す。

見てわかるように、原子量が減少するにつれて、温度は完全に直線的に減少します。水素化物の液相が存在する領域はますます「低温」になり、酸素水素化物 H2O が第 6 族の隣接化合物と同様の通常の化合物である場合、液体の水は -80 °C から 80 °C までの範囲に存在します。 -95 °C 以上高温では、H2O は常に気体になります。私たちと地球上のすべての生命にとって幸運なことに、水は周期的なパターンを認識せず、独自の法則に従っています。

これは非常に簡単に説明されます。ほとんどの水分子は水素結合によって結合されています。これらの結合が、水を液体水素化物 H2S、H2Se、H2Te と区別します。もしそれらが存在しなかった場合、水はすでにマイナス95℃で沸騰しているでしょう。水素結合のエネルギーは非常に高く、より多くのエネルギーを与えないと破ることができません。高温。気体状態であっても多数の H2O 分子は水素結合を保持し、結合して二量体 (H2O)2 になります。水素結合は水蒸気温度 600 °C でのみ完全に消失します。

沸騰とは、沸騰した液体の中に蒸気の泡が形成されることを思い出してください。常圧時きれいな水は 100 ℃で沸騰します。自由表面を通して熱が供給されると、表面蒸発のプロセスは加速されますが、沸騰に特徴的な体積蒸発は起こりません。また、外部圧力を下げることによっても沸騰を達成できます。蒸気圧は外部圧力に等しく、上部ではより低い温度で達成されます。高山圧力が下がり、それに応じて沸点も下がり、水が食品の調理に適さなくなり、必要な水温に達しなくなります。十分なとき高血圧水は、鉛が溶ける（327°C）まで加熱しても沸騰することはありません。

非常に高い融解沸点（そして、後者のプロセスでは、このような単純な液体には大きすぎる融解熱が必要です）に加えて、水の存在範囲そのものが異常です - これらの温度の違いが 100 度あるのは、水のような低分子量液体ではかなり広い範囲に対応します。異常に大きい制限許容可能な値低体温症と水の過熱 - 慎重に加熱または冷却すると、水は -40 °C から +200 °C まで液体のままです。これにより、水が液体を維持できる温度範囲が 240 °C まで拡張されます。

氷を加熱すると、最初は温度が上がりますが、水と氷の混合物ができた瞬間から、すべての氷が溶けるまで温度は変化しません。これは、溶ける氷に供給される熱が主に結晶の破壊にのみ費やされるという事実によって説明されます。氷が溶ける温度は、すべての結晶が破壊されるまで変化しません（融解潜熱を参照）。

溶ける

溶融物は、臨界融点から離れた一定の範囲内の温度、および融点に近い温度における物質の液体の融解状態です。メルトの性質は本質的にタイプによって決まります。化学結合溶融物質中の元素。

メルトが見つかる幅広い用途冶金、ガラス製造、その他の技術分野で。通常、溶融物は複雑な組成を持ち、相互作用するさまざまな成分が含まれています (状態図を参照)。

メルトもあるよ

1.金属（金属（名前はラテン語の metallum - 鉱山、鉱山に由来します） - 高い熱伝導性と電気伝導性、正の性質などの特徴的な金属特性を持つ元素のグループ温度係数耐久性、高い延性、金属光沢）。

2. イオン (イオン (古代ギリシャ語 ἰόν - ゴーイング) - 原子または分子による 1 つまたは複数の電子の損失または獲得の結果として形成される単原子または多原子の荷電粒子。イオン化 (イオンの形成プロセス)高温、影響下で発生する電界);

3. 原子間に共有結合を持つ半導体（半導体は、比導電率において導体と誘電体の中間的な位置を占める材料であり、比導電率が不純物濃度、温度、および誘電体に強く依存する点で導体とは異なります）さまざまな種類放射線。これらの材料の主な特性は、温度の上昇に伴って電気伝導率が増加することです)。

4.ファンデルワールス結合による有機溶融。

5. 高分子（ポリマー（ギリシャ語 πολύ- - 多く、μέρος - 部分） - 繰り返しの繰り返しによって得られる無機および有機、非晶質および結晶質の物質）さまざまなグループ化学結合または配位結合によって長い高分子に接続された「モノマー単位」と呼ばれる原子）

種類別の溶け方化合物がある：

1. 塩。

2.酸化物;

3. 酸化珪酸塩（スラグ）等

特殊な性質を持つ溶融物:

1.共晶

溶解に関する興味深い事実

氷の粒と星。

作品を持ち込んでください純氷暖かい部屋に置いて、溶けていくのを見てください。一枚岩で均質であるように見えた氷が、多くの小さな粒子、つまり個々の結晶に分裂していることがすぐに明らかになります。それらは氷の塊の中に無秩序に位置しています。氷が表面から溶けるときにも同様に興味深い写真が見られます。

滑らかな氷をランプに持ってきて、溶け始めるまで待ちます。溶けが粒子の内部まで到達すると、非常に細かい模様が現れ始めます。強力な虫眼鏡で見ると、六角形の雪の結晶の形をしていることがわかります。実際、これらは水で満たされた解凍された窪みです。その光線の形状と方向は、氷の単結晶の方向に対応します。これらの模様は、イギリスの物理学者、1855年にそれらを発見し、説明しました。雪の結晶のように見える「チンダル星」は、実際には水で満たされた約1.5 mmの大きさの溶けた氷の表面のくぼみです。その中心には、溶けた氷と溶けた水の体積の違いによって生じた気泡が見えます。

知っていましたか？

木の合金と呼ばれる、人間でも簡単に溶ける金属があります。温水(+68℃)。したがって、グラスの中で砂糖をかき混ぜるとき、この合金で作られた金属スプーンは砂糖よりも早く溶けます。

最も耐火性の高い物質である炭化タンタル TaCO-88 は 3990°C の温度で溶けます。

1987 年、ドイツの研究者は水を -700℃ の温度まで過冷却し、液体状態に保つことに成功しました。

歩道の雪を早く溶かすために塩をまくことがあります。氷の融解は、凝固点が気温よりも低い塩の水溶液が形成されるために起こります。解決策は単に歩道から流れ出すだけです。

興味深いことに、塩と水の溶液の温度は純粋な雪の温度よりも低いため、濡れた舗装では足が冷たくなります。

ティーポットから砂糖入りと砂糖なしの 2 つのマグカップにお茶を注ぐと、砂糖入りのマグカップのお茶の方が冷たくなります。エネルギーは砂糖を溶解する（その結晶格子を破壊する）ためにも消費されます。

ひどい霜が降りると、スケートリンクに水をまいて氷の滑らかさを回復します。お湯.. お湯氷の薄い上層を溶かし、すぐには凍らず、広がる時間があり、氷の表面は非常に滑らかになります。

結論（結論）

融解とは、物質が固体状態から液体状態に変化することです。

加熱されると、物質の温度が上昇し、粒子の熱運動の速度が増加し、物体の内部エネルギーが増加します。

固体の温度が融点に達すると、結晶格子が固体崩壊し始める。したがって、固体に伝導されるヒーターエネルギーの大部分は、物質の粒子間の結合を減少させる、つまり結晶格子を破壊するために使われます。同時に粒子間の相互作用エネルギーも増大します。

溶融物質は固体状態よりも多くの内部エネルギーを蓄えています。融解熱の残りの部分は、融解中に物体の体積を変化させる仕事の実行に費やされます。

溶融すると、ほとんどの結晶体の体積は増加し (3 ～ 6%)、凝固すると減少します。しかし、溶けると体積が減り、固まると体積が増える物質もあります。これらには、例えば、水、鋳鉄、シリコンなどが含まれます。。氷が水面に浮き、固体の鋳鉄が溶けた状態で浮くのはこのためです。

アモルファス（琥珀、樹脂、ガラス）と呼ばれる固体には特定の融点がありません。

物質を溶かすのに必要な熱量は、融解比熱と物質の質量の積に等しくなります。

融解比熱は、融解速度で測定した場合、1 kg の物質を固体から液体に完全に変化させるのに必要な熱量を示します。

融解比熱のSI単位は1J/kgです。

融解プロセス中、結晶の温度は一定に保たれます。この温度は融点と呼ばれます。各物質には独自の融点があります。

特定の物質の融点は大気圧に依存します。

中古文献リスト

1) フリー電子百科事典「Wikpedia」のデータ

http://ru.wikipedia.org/wiki/Main_page

2) ウェブサイト「好奇心旺盛な人のためのクールな物理学」 http://class-fizika.narod.ru/8_11.htm

３）ウェブサイト「物理的性質水"

http://all-about-water.ru/boiling-temperature.php

4) ウェブサイト「金属と構造物」

http://metaloconstruction.ru/osnovy-plavleniya-metallov/

溶融

溶融物質が固体状態から液体状態に変化するプロセスです。

観察によると、たとえば温度が 10 °C の砕いた氷を放置すると、暖かい部屋、その後、温度が上昇します。 0 °C になると氷が溶け始め、すべての氷が液体になるまで温度は変化しません。その後、氷からできた水の温度は上昇します。

これは、氷を含む結晶体が一定の温度で溶けることを意味します。融点。融解プロセス中、結晶性物質とその融解中に形成される液体の温度が変化しないことが重要です。

上記の実験では、氷は一定量の熱を受け取り、分子運動の平均運動エネルギーの増加により内部エネルギーが増加しました。その後、氷は溶けましたが、氷はある程度の熱を受けましたが、温度は変化しませんでした。その結果、その内部エネルギーは増加しましたが、これは運動によるものではなく、分子間の相互作用の位置エネルギーによるものでした。外部から受け取ったエネルギーは結晶格子の破壊に費やされます。あらゆる結晶体も同じように溶けます。

アモルファス体には特定の融点がありません。温度が上がると徐々に柔らかくなり、最終的には液体になります。

結晶

結晶物質が液体状態から固体状態に変化するプロセスです。液体が冷えると、周囲の空気にある程度の熱が放出されます。この場合、分子の平均運動エネルギーの減少により内部エネルギーが減少します。特定の温度で結晶化プロセスが始まり、このプロセス中、物質全体が固体状態になるまで物質の温度は変化しません。この転移には一定量の熱の放出が伴い、それに応じて分子相互作用の位置エネルギーの減少により物質の内部エネルギーが減少します。

したがって、物質の液体状態から固体状態への転移は、結晶化温度と呼ばれる特定の温度で起こります。この温度は溶解プロセス全体を通じて一定に保たれます。それはこの物質の融点に等しい。

図は、固体結晶物質を加熱する際の温度と時間の関係を示すグラフです。室温融点までのこと、融解、液体状態の物質の加熱、液体状態の物質の冷却、結晶化、およびその後の固体状態の物質の冷却。

融解比熱

結晶物質が異なれば、構造も異なります。したがって、固体の融点で結晶格子を破壊するには、固体に次の情報を与える必要があります。異なる量暖かさ。

融解比熱- これは、融点で液体に変化させるために 1 kg の結晶物質に与えなければならない熱量です。経験上、融解比熱は以下に等しいことが示されています。 結晶化比熱 .

融解比熱は文字で示されます。 λ 。融解比熱の単位 - [λ] = 1J/kg.

結晶性物質の融解比熱の値を表に示します。アルミニウムの融解比熱は 3.9*10 5 J/kg です。これは、アルミニウム 1 kg を溶解温度で溶かすには、3.9 * 10 5 J の熱量を消費する必要があることを意味します。同じ値は、アルミニウム 1 kg の内部エネルギーの増加に等しくなります。

熱量を計算するには Q質量のある物質を溶かすのに必要な メートル融解温度で測定され、融解比熱に従う λ 物質の質量を掛けると、 Q = λm.

同じ式を使用して、液体の結晶化中に放出される熱量を計算します。

物質が固体の結晶状態から液体に変化することを「結晶状態」といいます。溶融. 固体の結晶体を溶かすためには、固体の結晶体をある温度まで加熱する、つまり熱を供給する必要があります。物質が溶ける温度を温度といいます物質の融点。

逆のプロセス、つまり液体から固体状態への転移は、温度が低下する、つまり熱が除去されると発生します。物質が液体から固体へ変化することを「転移」といいます。硬化 , または結晶化 . 物質が結晶化する温度を温度といいます。結晶温度ション .

経験上、どんな物質も同じ温度で結晶化したり溶けたりすることがわかっています。

図は結晶体（氷）の温度と加熱時間（点から）のグラフを示しています。あ要点まで D)と冷却時間（ポイントから） D要点まで K). 横軸は時間を示し、縦軸は温度を示します。

グラフは、氷の温度が-40°C、つまり最初の瞬間の温度になった瞬間からプロセスの観察が始まったことを示しています t始まり= -40 °C (ポイントあグラフ上）。さらに加熱すると、氷の温度が上昇します（グラフではこれがセクションです） AB）。温度は氷の融解温度である 0 °C まで上昇します。 0℃になると氷が溶け始め、温度の上昇が止まります。バーナーは燃え続け、したがって熱が供給されますが、溶ける時間全体（つまり、すべての氷が溶けるまで）の間、氷の温度は変化しません。融解過程はグラフの水平部分に相当します 太陽 . 氷がすべて溶けて水になった後でのみ、温度は再び上昇し始めます（セクション CD）。水温が+40°Cに達すると、バーナーが消え、水が冷え始めます。つまり、熱が奪われます（これを行うには、水の入った容器を、氷の入った別の大きな容器に置きます）。水温が下がり始めます（セクション DE）。温度が 0 °C に達すると、熱はまだ除去されているにもかかわらず、水温の低下は止まります。これは水の結晶化 - 氷の形成のプロセスです (水平断面図) EF). 水がすべて氷になるまで温度は変わりません。この後初めて、氷の温度は下がり始めます（セクション FK).

考慮したグラフの外観は次のように説明されます。サイト上で AB供給された熱により、氷分子の平均運動エネルギーが増加し、温度が上昇します。サイト上で太陽フラスコの内容物が受け取ったすべてのエネルギーは、氷の結晶格子の破壊に費やされます。分子の規則正しい空間配置が無秩序な空間配置に置き換えられ、分子間の距離が変化します。物質が液体になるように分子が再配置されます。分子の平均運動エネルギーは変化しないので、温度は変化しません。溶けた氷水の温度がさらに上昇する（この地域では） CD) は、バーナーによって供給される熱による水分子の運動エネルギーの増加を意味します。

水冷却時（セクション DE）エネルギーの一部がそこから奪われ、水分子の移動速度が遅くなり、平均運動エネルギーが低下します-温度が低下し、水が冷えます。 0℃時（水平断面） EF) 分子が一定の順序で並び始め、結晶格子を形成します。このプロセスが完了するまでは、熱が奪われても物質の温度は変化しません。つまり、液体（水）は凝固するときにエネルギーを放出します。これはまさに、氷が吸収して液体に変わるエネルギーです（セクション太陽）。液体の内部エネルギーは液体の内部エネルギーよりも大きい固体。融解（および結晶化）中に、体の内部エネルギーが急激に変化します。

1650℃以上の温度で溶ける金属をこう呼びます。 耐火物(チタン、クロム、モリブデンなど)。タングステンはその中で最も高い融点を持っています - 約3400℃。高融点金属とその化合物は、航空機の製造、ロケットや宇宙技術、原子力エネルギーにおいて耐熱材料として使用されています。

物質が溶けるとき、エネルギーを吸収することをもう一度強調しましょう。結晶化中は、逆に、それを与えます。環境。受信中一定の量結晶化中に放出される熱により、媒体が加熱されます。これは多くの鳥にとってよく知られています。冬に凍りつくような天候の中で、川や湖を覆う氷の上に座っている彼らの姿が見られるのも不思議ではありません。氷が形成されるときにエネルギーが放出されるため、氷の上の空気は森の木々の中よりも数度暖かくなり、鳥はこれを利用します。

アモルファス物質の溶解。

特定の可用性融点- これは結晶性物質の重要な特徴です。この特徴により、同様に固体として分類される非晶質体と容易に区別できます。これらには、特にガラス、非常に粘性の高い樹脂、プラスチックが含まれます。

アモルファス物質(結晶性のものとは異なり) 特定の融点はありません。溶けませんが、柔らかくなります。たとえば、ガラス片を加熱すると、最初は硬い状態から柔らかくなり、簡単に曲げたり伸ばしたりすることができます。温度が高くなると、部品自体の重力の影響を受けて形状が変化し始めます。加熱すると、濃厚な粘性の塊は、それが入っている容器の形になります。この塊は最初は蜂蜜のように濃厚で、次にサワークリームのようになり、最終的には水とほぼ同じ低粘度の液体になります。ただし、固体から液体への転移温度は存在しないため、ここで特定の温度を示すことは不可能です。

その理由は、非晶質体の構造と結晶質体の構造の根本的な違いにあります。アモルファス体の原子はランダムに配置されています。アモルファス体は、その構造が液体に似ています。固体ガラスではすでに原子がランダムに配置されています。これは、ガラスの温度が上昇しても分子の振動範囲が増加するだけであり、分子の動きの自由度が徐々に大きくなるということです。したがって、ガラスは徐々に軟化し、厳密な順序での分子の配列から無秩序な配列への転移の特徴である、鋭い「固液」転移は示されません。

融解熱。

溶ける熱- これは、物質を固体の結晶状態から液体に完全に変換するために、融点に等しい一定の圧力および一定の温度で物質に与えなければならない熱量です。融解熱は、物質が液体状態から結晶化する際に放出される熱量に等しい。融解中、物質に供給されるすべての熱は、その分子の位置エネルギーを増加させるために使われます。融解は一定の温度で起こるため、運動エネルギーは変化しません。

同じ質量のさまざまな物質の融解を実験的に研究すると、それらを液体に変えるために必要な熱量が異なることに気づくことができます。たとえば、1 kgの氷を溶かすには332 Jのエネルギーを消費する必要があり、1 kgの鉛を溶かすには25 kJのエネルギーを消費する必要があります。

体から放出される熱量はマイナスとみなされます。したがって、質量のある物質が結晶化する際に発生する熱量を計算する場合、 メートル、同じ数式を使用する必要がありますが、マイナス記号を付けます。

燃焼熱。

燃焼熱（または 発熱量 , カロリー含有量) は、燃料の完全燃焼中に放出される熱量です。

物体を加熱するには、燃料の燃焼中に放出されるエネルギーがよく使用されます。従来の燃料（石炭、石油、ガソリン）には炭素が含まれています。燃焼中、炭素原子は空気中の酸素原子と結合して二酸化炭素分子を形成します。これらの分子の運動エネルギーは、元の粒子の運動エネルギーよりも大きいことがわかります。燃焼中の分子の運動エネルギーの増加は、エネルギー放出と呼ばれます。燃料の完全燃焼中に放出されるエネルギーは、この燃料の燃焼熱です。

燃料の燃焼熱は、燃料の種類と質量によって異なります。燃料の質量が大きくなればなるほど、より多くの量完全燃焼時に放出される熱。

重さ1kgの燃料が完全燃焼したときにどのくらいの熱が発生するかを示す物理量を物理量といいます。 燃料の燃焼の比熱。燃焼比熱は文字で指定されます。qジュール/キログラム (J/kg) で測定されます。

熱量 Q燃焼中に放出される メートル燃料の kg は次の式で求められます。

任意の質量の燃料の完全燃焼中に放出される熱量を求めるには、この燃料の燃焼比熱にその質量を掛ける必要があります。