Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Горизонтальная часть всех кривых охлаждения и нагревания соответствует изменению состояния без изменения температуры. В твердом теле тепловая энергия нужна для произведения работы по разрыву молекулярных связей, чтобы перевести твердое вещество в жидкое состояние.
Наоборот, когда происходит превращение вещества из жидкого состояния в твердое, молекулы сближаются, происходит уменьшение потенциальной энергии молекул и высвобождается тепловая энергия.
Это тепловая энергия, которую иногда называют скрытой теплотой (Скрытой теплотой называют потому, что процесс плавления (и отвердевания) идет при постоянной температуре, нагревание (охлаждение) как бы отсутствует, хотя поглощение (выделение) теплоты идет). Удельная скрытая теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы твердого вещества в жидкость без изменения температуры. Это также количество отдаваемой тепловой энергии, когда единица массы жидкости превращается в твердое вещество без изменения температуры.
Исследование. Определить удельную скрытую теплоту плавления льда
Положите равные количества битого льда в две одинаковые воронки Р и Q (см. рис.). Если лед был взят из морозилки, то следует подождать, пока он не приобретет температуру 0 oС и не начнет таять. Поместите в воронку Р иммерсионный нагреватель, соединенный с амперметром, вольтметром и реостатом, таким образом, чтобы он был полностью покрыт льдом.
Сразу после включения нагревателя поместите под воронки Р и Q сухие лабораторные стаканы известной массы. Отметьте показания амперметра и вольтметра и в случае необходимости при помощи реостата поддерживайте их постоянными в ходе эксперимента. Через несколько минут, когда в стакане под воронкой Р соберется некоторое количество воды, отметьте время, уберите стаканы и выключите нагреватель. Определите массы стаканов с их содержимым.
В системе единиц СИ удельная скрытая теплота l имеет единицу Дж х кг-1. Если вещество массой m переходит из твердого состояния в жидкое, то приобретение количества теплоты ΔQ определяется по формуле ΔQ = mƖ.
Предположим, что получены следующие результаты:
масса стакана под Р перед экспериментом = m1 кг
масса стакана под Р после эксперимента = m2 кг
масса льда, растаявшего в Р в ходе эксперимента = (m2-m1) кг
масса стакана под Q перед экспериментом = m3 кг
масса стакана под Q после эксперимента = m4 кг
масса льда, растаявшего в Q в ходе эксперимента, = (m4 - m3) кг
показание амперметра = I, А
показание вольтметра = V, V
Время, в течение которого был включен нагреватель, = t мин = 60t с
Воронка Q контрольная. Она позволяет определить массу льда, растаявшего при комнатной температуре в ходе эксперимента. Логично было бы предположить, что лед такой же массы растает в Р. Таким образом, дополнительная масса льда, растопленного нагревателем, составляет:
(m2 - m1) - (m4 - m3) = m.
Если Ɩ — удельная скрытая теплота плавления льда, то тепловая энергия, необходимая для того, чтобы лед растаял, составит ml Дж. Она должна быть равна электрической энергии, переданной нагревателем, которая составляет VI x 60t. Отсюда ml = VI x 60t Ɩ = Vl x 60t / m Дж х кг-1
Значение удельной теплоты плавления льда составляет 336 000 Дж х кг-1, или 336 000 Дж тепловой энергии, необходимой для плавления 1 кг льда при 0 °С. То же самое количество теплоты освобождается при замерзании 1 кг воды при 0 °С.
Если исходная температура льда ниже 0 °С, то для повышения температуры до 0 °С понадобится дополнительная теплота перед тем, как лед начнет таять.
Многие дома имеют погреба, и на зиму туда часто складывают овощи. Благодаря изолирующему свойству земли погреб остается относительно холодным летом и относительно теплым зимой. Когда ожидается суровая зима, то в погреб ставится бочка с водой. Когда она замерзает, то высвободившаяся скрытая тепловая энергия помогает поддерживать в погребе температуру, близкую к 0 °С, что предохраняет овощи от замерзания.
