Плавление и кристаллизация твёрдых тел

Плавление и кристаллизация твёрдых тел

Тепловое расширение твёрдых тел

• Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров тела и его объёма, происходящее при повышении температуры. При нагревании твёрдого тела увеличиваются средние расстояния между атомами.
• Величина, равная отношению относительного удлинения тела к изменению его температуры на ∆ T = T – T 0 называется температурным коэффициентом линейного расширения :

Плавление и кристаллизация

Плавление

• При плавлении кристаллическое тело находится одновременно и в твёрдом, и в жидком состояниях.
• Температура плавления зависит от рода кристаллического тела. Для большинства кристаллических тел она повышается при увеличении атмосферного давления.

Плавление

• Отношение количества теплоты Q , необходимого для того, чтобы перевести твёрдое тело в жидкость при температуре плавления, к массе этого тела называют удельной теплотой плавления :

• При плавлении увеличивается внутренняя энергия тела.

Кристаллизация

• Кристаллизация (участок EF ) переход вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое.

• Когда кристаллизация закончится (точка F ), тело начнёт охлаждаться (участок FG ).

Жидкие кристаллы

• Это состояние, в котором обнаруживаются структурные свойства, промежуточные между свойствами твёрдого кристалла и жидкости.
• Жидкие кристаллы образуют вещества, молекулы которых имеют удлиненную палочкообразную форму. Образование жидких кристаллов происходит в узком интервале температур.
• При охлаждении жидкие кристаллы превращаются в твёрдые.

Сублимация и десублимация

• В процессе нагревания тел происходит изменение его размеров, т.е. тепловое расширение .

• Переход тела из твёрдого состояния в газообразное минуя жидкое называют сублимацией , или возгонкой . Обратный процесс называют десублимацией .

Фаза вещества

• Термодинамическая система – это макроскопическое тело или его части, которые можно характеризовать макроскопическими параметрами: объёмом V , температурой T , давлением P .

• Фаза – однородная по химическому составу и физическим свойствам часть термодинамической системы, отделённая от других частей термодинамической системы границей раздела.

Фазовые переходы

• При исчезновении границы раздела прежняя фаза переходит в новую фазу, т.е. происходит фазовое превращение или фазовый переход.

• Фазовый переход – процесс перехода вещества из одной фазы в другую при определённых значениях внешних параметров: температуры, давления, электрических и магнитных полей и т.п.

Фазовые переходы

• Фазовыми переходами первого рода называются процессы, при которых плотность вещества, энтропия, термодинамические потенциалы изменяются скачком. При этом выделяется или поглощается некоторое количество теплоты, называемое теплотой фазового перехода .
• При фазовых переходах второго рода указанные выше термодинамические характеристики не изменяются, но изменяются скачкообразно другие характеристики: теплоёмкость, магнитная проницаемость, электропроводность, текучесть.

Диаграмма фазовых переходов

Тройная точка

• Это значения температуры и давления, при которых вещество может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз: в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.

Диаграмма состояний