Kušana un sacietēšana. Īpatnējais kušanas siltums
Vielas pāreju no cieta stāvokļa šķidrā stāvoklī sauc par kušanu, bet vielas pāreju no šķidra stāvokļa cietā stāvoklī - par sacietēšanu (kristalizāciju).
Temperatūru, kurā notiek kristāliskās vielas kušana, sauc par kušanas temperatūru. Savukārt, temperatūru, kurā notiek vielas sacietēšana, sauc par sacietēšanas temperatūru. Vielas kušanas un sacietēšanas temperatūras ir vienādas.
Amorfām vielām (piem., plastilīns, asfalts, stikls) nav noteiktas kušanas temperatūras. Paaugstinoties temperatūrai, tādi materiāli paliek mīksti, sāk tecēt un pakāpeniski pārvēršas šķidrumā.
Kristālisko un amorfo vielu kušanas atšķirība ir saistīta ar iekšējo uzbūvi.
Amorfās vielas atomu sakārtojumam piemīt tuvā kārtība. Tāpēc amorfo vielu uzbūve līdzīga šķidrumiem. Pārejot šķidrā stāvoklī, pieaug daļiņu gan siltumkustības kinētiskā enerģija, gan mijiedarbības potenciālā enerģija.
Pievadot siltumu kristāliskām vielām kušanas temperatūrā, pieaug daļiņu mijiedarbības potenciālā enerģija (pieaug daļiņu svārstību amplitūda), un kristāliskais režģis sabrūk, t.i. izjūk daļiņu sakārtojuma tālā kārtība. Savukārt, daļiņu siltumkustības kinētiskā enerģija kušanas laikā nemainās.
Svarīgi!
Kušanas laikā vielas temperatūra ir nemainīga.
Dažādās vielas atšķiras ar dažādu daļiņu mijiedarbības potenciālo enerģiju. Tāpēc, lai izkausētu dažādas vielas, jāpievada dažāds siltuma daudzums.
Īpatnējais kušanas siltums ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai kušanas temperatūrā izkausētu 1 kg kristāliskas vielas. To mēra džoulos uz kilogramu (J/kg) un apzīmē ar burtu (lambda).
Siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa izkausēšanai: , kur
Q - siltuma daudzums;
- īpatnējais kušanas siltums, nolasa no tabulas;
m - ķermeņa masa.
Q - siltuma daudzums;
- īpatnējais kušanas siltums, nolasa no tabulas;
m - ķermeņa masa.
Ja šķidrums atrodas sacietēšanas temperatūrā, tad šķidrums atdod enerģiju apkārtējai videi, un sacietē. Lai norādītu, ka viela atdod siltumu, formulā dažreiz raksta mīnusa zīmi: .
Sacietēšanas procesā daļiņu mijiedarbības potenciālā enerģija samazinās par Q (daļiņu svārstību amplitūda samazinās), un atjaunojas daļiņu sakārtojuma tālā kārtība. Daļiņu siltumkustības kinētiskā enerģija sacietēšanas laikā nemainās.
Svarīgi!
Sacietēšanas laikā vielas temperatūra ir nemainīga.
Kušanas un sacietēšanas temperatūru arī var nolasīt no portālā dotajām tabulas
Risinot uzdevumu, ir svarīgi zināt, vai viela ir dota kušanas temperatūrā vai arī tā ir jāsilda vai jāatdzesē līdz kušanas (sacietēšanas) temperatūrai. Uzskatāmības dēļ, parasti zīmē grafiku:
Risinot uzdevumu, ir svarīgi zināt, vai viela ir dota kušanas temperatūrā vai arī tā ir jāsilda vai jāatdzesē līdz kušanas (sacietēšanas) temperatūrai. Uzskatāmības dēļ, parasti zīmē grafiku:
|
1) ja vielas temperatūra ir dota zemāka par kušanas temperatūru un siltumu pievada
 |
2) ja vielas temperatūra ir augstāka par sacietēšanas temperatūru un siltumu aizvada |
Abos grafikos A ir kušanas (sacietēšanas) temperatūra.