-->
|
|
|
Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ |
|
Ãëàâà 8. Òâåðäûå òåëà è èõ ïðåâðàùåíèå â æèäêîñòè § 8.8. Òåïëîòà ïëàâëåíèÿ
Êîëè÷åñòâî òåïëîòû, íåîáõîäèìîå äëÿ ïåðåõîäà òåëà èç òâåðäîãî ñîñòîÿíèÿ â æèäêîå ïðè òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ, íàçûâàåòñÿ òåïëîòîé ïëàâëåíèÿ.  ïðîöåññå îòâåðäåâàíèÿ òåëà, íàîáîðîò, âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ òåëà óìåíüøàåòñÿ. Òåëî îòäàåò òåïëîòó îêðóæàþùèì òåëàì. Ñîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïîãëîùåííîå òåëîì ïðè ïëàâëåíèè (ïðè òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ), ðàâíî êîëè÷åñòâó òåïëîòû, îòäàííîìó ýòèì òåëîì ïðè îòâåðäåâàíèè (ïðè òåìïåðàòóðå îòâåðäåâàíèÿ). Òåïëîòà ïëàâëåíèÿ çàâèñèò îò ìàññû ïëàâÿùåãîñÿ âåùåñòâà è åãî ñâîéñòâ. Çàâèñèìîñòü òåïëîòû ïëàâëåíèÿ îò ðîäà âåùåñòâà õàðàêòåðèçóþò óäåëüíîé òåïëîòîé ïëàâëåíèÿ ýòîãî âåùåñòâà. Óäåëüíîé òåïëîòîé ïëàâëåíèÿ âåùåñòâà íàçûâàåòñÿ îòíîøåíèå òåïëîòû ïëàâëåíèÿ òåëà èç ýòîãî âåùåñòâà ê ìàññå òåëà. Îáîçíà÷èì òåïëîòó ïëàâëåíèÿ ÷åðåç Qïë, ìàññó òåëà áóêâîé m è óäåëüíóþ òåïëîòó ïëàâëåíèÿ áóêâîé λ. Òîãäà
Òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ðàñïëàâèòü êðèñòàëëè÷åñêîå òåëî ìàññîé m, âçÿòîå ïðè òåìïåðàòóðå ïëàâëåíèÿ, íåîáõîäèìî êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ðàâíîå Qkp = -λm. (8.8.3) Òåïëîòà êðèñòàëëèçàöèèÑîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè êîëè÷åñòâî òåïëîòû, âûäåëÿåìîå ïðè êðèñòàëëèçàöèè òåëà (ïðè òåìïåðàòóðå êðèñòàëëèçàöèè), ðàâíî Qkp = -λm. (8.8.3) Èç ôîðìóëû (8.8.1) ñëåäóåò, ÷òî óäåëüíàÿ òåïëîòà ïëàâëåíèÿ â ÑÈ âûðàæàåòñÿ â äæîóëÿõ íà êèëîãðàìì. Äîâîëüíî âåëèêà óäåëüíàÿ òåïëîòà ïëàâëåíèÿ ëüäà 333,7 êÄæ/êã. Óäåëüíàÿ òåïëîòà ïëàâëåíèÿ ñâèíöà âñåãî ëèøü 23 êÄæ/êã, à çîëîòà — 65,7 êÄæ/êã. Ôîðìóëû (8.8.2) è (8.8.3) èñïîëüçóþòñÿ ïðè ðåøåíèè çàäà÷ íà ñîñòàâëåíèå óðàâíåíèé òåïëîâîãî áàëàíñà â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ìû èìååì äåëî ñ ïëàâëåíèåì è îòâåðäåâàíèåì êðèñòàëëè÷åñêèõ òåë. Ðîëü òåïëîòû ïëàâëåíèÿ ëüäà è êðèñòàëëèçàöèè âîäû â ïðèðîäåÏîãëîùåíèå òåïëîòû ïðè òàÿíèè ëüäà è âûäåëåíèå åå ïðè çàìåðçàíèè âîäû îêàçûâàþò çíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà, îñîáåííî âáëèçè âîäîåìîâ. Âñå âû, âåðîÿòíî, çàìå÷àëè, ÷òî âî âðåìÿ îáèëüíûõ ñíåãîïàäîâ îáû÷íî íàñòóïàåò ïîòåïëåíèå. Î÷åíü âàæíî áîëüøîå çíà÷åíèå óäåëüíîé òåïëîòû ïëàâëåíèÿ ëüäà. Åùå â êîíöå XVIII â. øîòëàíäñêèé ó÷åíûé Ä. Áëýê (1728—1799), îòêðûâøèé ñóùåñòâîâàíèå òåïëîòû ïëàâëåíèÿ è êðèñòàëëèçàöèè, ïèñàë: «Åñëè áû ëåä íå îáëàäàë çíà÷èòåëüíîé òåïëîòîé ïëàâëåíèÿ, òî òîãäà âåñíîé âñÿ ìàññà ëüäà äîëæíà áûëà áû ðàñòàÿòü â íåñêîëüêî ìèíóò èëè ñåêóíä, òàê êàê òåïëîòà èç âîçäóõà íåïðåðûâíî ïåðåäàåòñÿ ëüäó. Íî òîãäà ïîñëåäñòâèÿ ýòîãî áûëè áû óæàñíû: âåäü è ïðè ñóùåñòâóþùåì ïîëîæåíèè âîçíèêàþò áîëüøèå íàâîäíåíèÿ è ñèëüíûå ïîòîêè âîäû ïðè òàÿíèè áîëüøèõ ìàññ ëüäà è ñíåãà»
|
|
|