Удельная теплота плавления

Из предыдущего урока мы уяснили, что каждое вещество имеет свою температуру плавления и что пока вещество плавится или кристаллизуется, эта температура остаётся постоянной. Это значит, что не только изменение температуры, но и сам процесс плавления или кристаллизации требует то или иное количество энергии. Как мы помним, плавление или кристаллизация — это процесс изменения агрегатного состояния. Этот процесс предполагает нарушение или восстановление порядка в расположении молекул, а также, изменение характера и амплитуды колебаний частиц. На это и расходуется энергия после того, как тело достигло температуры плавления.

Удельной теплотой плавления называется количество теплоты, которое требуется сообщить кристаллическому телу массой 1 кг при температуре плавления, чтобы полностью перевести его в жидкое состояние.

Как мы уже догадываемся, для разных веществ это количество теплоты разное. Подобно удельной теплоте сгорания, удельная теплота плавления измеряется в джоулях на килограмм: [λ] = [Дж/кг].

В таблице дана удельная теплота плавления для некоторых веществ. Например, опытным путём выясняли, что удельная теплота плавления льда составляет 340 кДж/кг. Это значит, что потребуется 340 кДж теплоты, чтобы 1 кг льда уже доведенного до температуры 0 ^оС превратить в воду температурой 0 ^оС. Заметим, что это означает, что внутренняя энергия жидкого вещества при температуре плавления больше внутренней энергии твердого вещества при этой же температуре, при условии, что мы говорим об одинаковой массе и об одном и том же веществе, разумеется. Это значит, что для кристаллизации 1 кг воды, уже доведённой до температуры 0 ^оС, надо отнять у неё 340 кДж теплоты. Конечно же, необходимое количество теплоты зависит от массы тела. Поэтому, чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для плавления тела при температуре плавления, нужно удельную теплоту плавления этого тела умножить на массу:

Q = λm

Точно также вычисляется и количество теплоты, которое нужно отнять у тела, чтобы оно кристаллизовалось.

Задача 1. Требуется расплавить 4 кг парафина, уже доведённого до его температуры плавления. Какое для этого понадобится количество теплоты?

Задача 2. Энергию, которую отдаёт железо при кристаллизации, используют, чтобы расплавить алюминий. Известно, что масса железа 3,2 кг, а масса алюминия — 2 кг. Оба металла доведены до своей температуры плавления. Хватит ли энергии для полного плавления алюминия, если удалось использовать  90% энергии, выделяемой железом?

Задача 3. При кристаллизации неизвестное вещество выделило ровно столько энергии, сколько выделяется при сгорании 0,3 г водорода. Известно, что масса данного вещества 3 кг. Можете ли вы сделать обоснованное предположение о том, что это было за вещество? Можете ли вы точно сказать, что это было за вещество?

Выясняется, что это удельная теплота плавления ртути, поэтому можно сделать предположение, что это была ртуть. Но, всё-таки, мы не можем с уверенностью утверждать, что это была именно ртуть, поскольку вполне возможно существование другого вещества с такой же удельной теплотой плавления.