Почему при плавнении твердого вещества его температура не изменяется?

Когда вы нагреваете твердое тело, подводимая энергия расходуется на два основных процесса: повышение температуры и изменение агрегатного состояния. Тот факт, что температура остается неизменной в процессе плавления, объясняется фундаментальными законами термодинамики и молекулярно-кинетической теории. Молекулярный механизм В твердом кристаллическом теле частицы (атомы, молекулы или ионы) расположены в строгом порядке, образуя кристаллическую решетку. Они удерживаются вместе силами межатомного взаимодействия и совершают лишь колебательные движения около своих положений равновесия. Температура вещества напрямую связана со средней кинетической энергией движения его частиц. Когда мы сообщаем телу тепло, эта энергия обычно идет на ускорение движения частиц, что мы и фиксируем как рост температуры. Куда уходит энергия при плавлении? Как только вещество достигает точки плавления, ситуация меняется. Подводимая теплота больше не расходуется на увеличение скорости движения частиц. Вместо этого вся энергия направляется на разрушение связей внутри кристаллической решетки.

1. Преодоление притяжения: Чтобы твердое тело стало жидкостью, необходимо увеличить расстояние между частицами и нарушить их строго упорядоченное положение.
2. Рост потенциальной энергии: Энергия тратится на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул.
3. Постоянство кинетической энергии: Поскольку вся внешняя энергия уходит на «разлом» структуры решетки, кинетическая энергия частиц (скорость их движения) не растет. А раз не растет средняя кинетическая энергия, то и температура остается неизменной.

Удельная теплота плавления Количество теплоты, которое необходимо сообщить одной единице массы вещества, чтобы полностью перевести его из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления ( $\lambda$). Формула для расчета теплоты в этом процессе выглядит так: $Q=\lambda \cdot m$ Где:

• $Q$ — количество теплоты; $\lambda$ — удельная теплота плавления; $m$ — масса вещества.

Завершение процесса Температура начнет расти снова только тогда, когда последний кристалл твердого вещества превратится в жидкость. С этого момента подводимая энергия снова станет расходоваться на увеличение скорости движения молекул (теперь уже жидкости), что приведет к дальнейшему повышению температуры.

Стоит отметить, что данный принцип применим только к кристаллическим телам. Аморфные вещества (например, стекло или смола) не имеют фиксированной температуры плавления и размягчаются постепенно в широком диапазоне температур.

Я могу рассчитать время плавления или необходимое количество энергии для конкретного вещества, если вы укажете его массу и тип. Хотите, чтобы я подготовил таблицу с удельной теплотой плавления для самых популярных металлов и льда?