Топене и втвърдяване

1. Температура на топене и втвърдяване

Вешествата могат да се намират в три състояния - твърдо, течно и газообразно. Преминаването на веществата от твърдо в течно състояние се нарича топене, а обратният преход - втвърдяване (кристализация). Кристалните твърди вещества се топят при точно определена температура, наречена температура на топене. Освен от вида на веществото температурата на топене зависи от външното налягане. Втвърдяването също се извършва при постоянна температура, наречена температура на втвърдяване. Опитно се доказва, че температурите на топене и втвърдяване на дедено вещество са еднакви. Температурите на топене за някои чисти вещества са дадени в таблицата.

Стъклата и други твърди вещества нямат определена температура на топене. При тях топенето става постепенно в сравнително широк температурен интервал. Такива вещества се наричат аморфни.

2. Специфична топлина на топене

Когато веществата поглъщат топлина, тяхната температура нараства, защото нараства кинетичната енергия на топлинното движение на градивните им частици. Когато обаче топлината се поглъща по време на топене, температурата на веществото не се променя. Например, ако нагряваме леден блок с маса 1 kg и началната температура -30 С, температурата на леда постепенно нараства, докато достигне точката на топене 0 C (фиг.1). След това ледът започва да се топи. Независимо, че по време ва топенето ледът продължава да поглъща топлина, температурата на сместа от вода и лед не се променя, преди ледът да се разтопи напълно. След това получената вода се нагрява и температурата отново нараства. 

Количеството топлина Q, необходимо за разтопяването на m =1 kg от кристалното вещество, след като е достигната температурата на топене, се нарича специфична топлина на топене:

Специфичната топлина на топене се измерва в единици J/kg (джаул на килограм). За да се разтопи тяло с маса m, необходимо е количество топлина 

Специфичната топлина на топене зависи от вида на веществото и от налягането.

За втвърдяването е необходимо от веществото да се отнеме същото количество топлиа, което трябва да се придаде за разтопяването. Затов втвърдяването се халактеризира със същата специфична топлина както топенето.

3. Защо при топене телата поглъщат топлина?

Градивните частици на кристалните тела са подредени правилно - всяка частица има определено място. Това подреждане се дължи на силите на взаимодействие, които създават своеобразни връзки между частиците (частиците сякаш са свързани с пружини).

Погълнатото при топенето количество топлина отива за разкъсване на тези връзки и увеличаване на потенциалната енергия на частиците. Затова температурата не се променя, докато частиците не преминат от подредено в ноподредено състояние, т.е. докато тялото не се разтопи напълно. След това погълнатото количество топлина отива за увеличаване на кинетичната енергия на молекулите на получената течност - температурата на течността нараства. 

При аморфните тела няма правилно подреждане на частиците. По своя строеж те приличат на течностите. Затова при нагряване аморфните тела постепенно се размекват и преминават в течно състояние.