Topenie a tuhnutie
Prečo teplomer v pohári s ľadom a vodou drží nulu, aj keď pohár stojí v teplej izbe?
Čo sa naučíš
- Vysvetlím teplotnú plošinu pri topení.
- Odliším kryštalickú látku od amorfnej.
Experiment
Energia najprv ohreje ľad, potom ho pri 0 °C topí a až potom zohrieva vodu. Hmotnosť ľadu a vody ostáva v súčte rovnaká. Amorfný režim plošinu nemá.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Ostane teplota na nule, kým sa ľad topí?
Oddeliť ohrev ľadu od topenia.
- Nastav 0,1 kg, −10 °C a 20 kJ.
- Pozri teplotu a hmotnosť vody.
Teplota je 0 °C.
Overenie pochopenia
Koľko joule treba na roztopenie 0,2 kg ľadu, ktorý už má 0 °C? lt = 334 000 J/kg.
Amorfná vzorka v modeli:
Vysvetlenie
Pri 20 kJ a 0,1 kg ľadu z −10 °C je teplota 0 °C a časť vzorky je už voda. Ďalšia energia najprv dokončí topenie.
Pri kryštalickej látke sa pri teplote topenia energia spotrebuje na uvoľnenie častíc z mriežky. Teplota zmesi ľadu a vody sa preto nemení. Skupenské teplo topenia ľadu je 334 kJ/kg. Amorfná látka, napríklad sklo v tomto ilustračnom modeli, mäkkne v intervale a teplota stále rastie. Hmotnosť sa nestráca: ľad sa mení na vodu.
Pojmy
- Topenie
- Premena tuhej látky na kvapalinu.
- Tuhnutie
- Opačný dej. Energia sa odovzdáva okoliu.
- Skupenské teplo
- Energia na premenu skupenstva pri stálej teplote.
Príklad
Nápoj s ľadom ostáva blízko 0 °C, kým sa kocky neroztopia. Až potom teplota stúpa.
Čo sa často mýli
- Nula stupňov na teplomere neznamená, že sa energia neprijíma.
- Topenie nie je var.
Čo model zjednodušuje
Tlak je normálny a látka je čistá voda. Soľ na ceste teplotu topenia zníži, to model nepočíta. Amorfný režim je ilustrácia, nie tabuľka konkrétneho skla.
Vzorce
Teplo topenia
Energia na roztopenie už ohriatej tuhej látky pri teplote topenia.
- Q
- teplo, J
- m
- hmotnosť, ktorá sa topí, kg
- l_t
- merné skupenské teplo topenia, J/kg
Kedy platí: Teplota sa počas topenia nemení. Pre ľad pri normálnom tlaku je lt 334 000 J/kg.