104 105

Topnienie i krzepnięcie

Topnienie odbywa się w stałej dla danej substancji temperaturze, zwanej temperaturą topnienia. Ciepło topnienia c_t jest liczbowo równe ilości ciepła, która jest potrzebna do stopienia 1 kg substancji, aby zamienić ją w ciecz w temperaturze topnienia:

^ct ⁼ Tre    gdzie: Q - ilość ciepła potrzebna do

stopienia ciała, m - masa ciała.

Jednostką ciepła topnienia jest 1 -pk Krzepnięcie odbywa się w stałej dla danej substancji temperaturze, zwanej temperaturą krzepnięcia. Temperatury topnienia i krzepnięcia są sobie równe dla danej substancji (o budowie krystalicznej).

Ciepło krzepnięcia c_k jest równe liczbowo ilości ciepła, którą oddaje 1 kg cieczy, zamieniając się w ciało stałe w temperaturze krzepnięcia:

c_k = Op,    gdzie: Q - ilość ciepła oddana przez ciało podczas

krzepnięcia, m - masa ciała.

Jednostką ciepła krzepnięcia w układzie SI jest 1 -pk

Ciepło topnienia i ciepło krzepnięcia mają taką samą wartość dla danej substancji.

Parowanie i skraplanie. Wrzenie

Ciepło parowania c_p w temperaturze wrzenia jest równe liczbowo ilości ciepła, które pobiera 1 kg cieczy, zamieniając się w parę w temperaturze wrzenia:

^CP ⁼ Tff'    gdzie: Q - ilość ciepła potrzebna do wyparowania cie

czy w temperaturze wrzenia, m - masa cieczy.

Jednostką ciepła parowania w układzie SI jest 1 -^k

Ciepło skraplania c_s w temperaturze wrzenia jest równe liczbowo ilości ciepła, którą oddaje 1 kg dowolnej pary, zamieniając się w ciecz:

c_s = ^j-,    gdzie: Q - ilość ciepła oddana podczas skraplania,

m - masa pary.

Jednostką ciepła skraplania w układzie SI jest 1

Ciepło parowania i c iepło skraplania w temperaturze wr/enia ma|.| laką samą wartość dla danej subslanc ji.

Ciepło właśc iwe ma/ ciepło topnienia i c iepło palowania • n mpnaltir/e wi/enia nicktóryi li Mibslanc |i /ostały podane w lahelai li na n ¹'*

Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Umiejętności sprawdzane za pomocą zadań:

-wyodrębnienie z kontekstu danego zjawiska,

-zapisywanie wielkości za pomocą symboli, procesów za pomocą równań.

!■ Klocek o masie 0,2 kg zostaje pchnięty po podłodze z prędkością początkową v = 2 m Po przebyciu pewnej drogi klocek zatrzymuje się. Jaka praca została wykonana podczas hamowania klocka? Czy energia mechaniczna klocka zachowuje się w tym doświadczeniu?

Rozwiązanie Energia mechaniczna w tym doświadczeniu nie zachowuje się. Co się dzieje z energią kinetyczną klocka?

Energia maleje na skutek pracy wykonanej przeciwko siłom tarcia. Zmiana energii kinetycznej jest równa wykonanej pracy. Ponieważ energia kinetyczna maleje do zera, /miana energii kinetycznej jest równa energii początkowej. Zatem i wykonana praca jest równa energii kinetycznej ciała.

W = AE_k = ~ = 0,2 kg •    = 0,4 j

(kipowiedź Energia kinetyczna, którą traci klocek, zamienia się w energię wewnętrzną klocka i podłogi.

II. W dużej bryle lodu zrobiono wgłębienie, do którego wlano 300 g roztopionego żelaza będącego w temperaturze topnienia (1536°C). Jaka ilość lodu uległa stopieniu? Slraty ciepła pomiń.

Rozwiązanie

I )nne

"'i,. = 300 g

Szukane:

rri| = ? (ilość lodu, która ulegnie stopieniu)

mi

1536°C 0°C 452

kg-°C,

278 000

335 000

^kg

kg

I ód pobierze ciepło tylko w procesie topnienia, ponieważ jego masa jest duża i lyl I " jego część ulegnie' ślepieniu:

Q_P = ȴ i

Płynne żela/o odda < icplo, krzepnąc, a następnie oziębiając się do temperatury ()"( Q«>    "'i,Ui, ¹ ni|„‘i»(^|i    •(>)