จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อถูกความร้อน ครั้งที่สอง ฟิสิกส์โมเลกุล เราค้นพบสาเหตุของการขยายตัวทางความร้อน
เมื่อถูกความร้อนร่างกายจะได้รับความร้อน และเมื่อเย็นลงก็จะปล่อยออกไป
ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่อถูกความร้อนสามารถคำนวณได้โดยสูตร:
โดยที่ c คือความจุความร้อนจำเพาะของสาร
m คือมวลของสาร
ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น
สูตรเดียวกันนี้เหมาะสำหรับการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างระบายความร้อนของร่างกาย
ความจุความร้อนจำเพาะของสารคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายโอนไปยังสารนี้ 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อน 1 ° C
หน่วยวัดความจุความร้อนจำเพาะในระบบ SI:
[s] = 1 J/(kg°C).
เมื่อร่างกายถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิก่อนหน้า ความร้อนจำนวนเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาซึ่งใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายนี้
.......................
น่าสนใจ
1. เหตุใดน้ำที่ระดับความลึกเพียงพอในอ่างเก็บน้ำจึงอุ่นได้ไม่ดีในฤดูร้อน
เครื่องทำน้ำอุ่น แสงแดดเกิดขึ้นจากเบื้องบน อย่างไรก็ตาม น้ำมีค่าการนำความร้อนต่ำ
2. ทำไมอุณหภูมิ +4 องศาเซลเซียสจึงยังคงอยู่ที่ระดับความลึกใกล้ก้นอ่างเก็บน้ำในฤดูหนาว?
ประการแรกน้ำแข็งไม่จม
ประการที่สองคือน้ำที่เย็นลงถึง +4 องศาเซลเซียสมีความหนาแน่นสูงสุดจึงจมลงสู่ก้นบึ้ง
ประการที่สาม การนำความร้อนที่ไม่ดีของน้ำไม่สามารถทำให้อุณหภูมิเท่ากันได้ตลอดความลึกทั้งหมด
ให้ความร้อนแก่ขวดระดับช่างไม้
ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์นี้ช่างไม้ตั้งระดับแนวนอนระหว่างงานก่อสร้าง
หากอุปกรณ์วางบนพื้นผิวแนวนอน ฟองอากาศที่อยู่ในหลอดแก้วที่เติมน้ำจะอยู่ตรงกลางพอดี เมื่อระดับเอียง ฟองจะเคลื่อนไปที่ปลายท่อด้านใดด้านหนึ่ง
ความยาวของฟองอากาศเปลี่ยนแปลงไปตามความผันผวนของอุณหภูมิ แต่อย่างไร? เมื่อฟองอากาศมีขนาดใหญ่ขึ้น: อุ่นหรือใน สภาพอากาศหนาวเย็น? ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ก๊าซไม่สามารถขยายตัวได้ เนื่องจาก สิ่งนี้ถูกป้องกันโดยของเหลวที่ปิดในระดับ เมื่อถูกความร้อน การขยายตัวของของเหลวจะมากกว่าการขยายตัวของท่อที่บีบอัดฟองอากาศ
ดังนั้นฟองสบู่ระดับใน อากาศอบอุ่นน้อยกว่าเย็น
โอ้คุณเห็นด้วยหรือไม่?
น้ำแข็งมักถูกใช้เพื่อทำให้เย็นลง เป็นไปได้เพราะในระหว่างการละลาย (ละลาย) ของน้ำแข็ง จำนวนมากของความร้อน.
น้ำมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งที่แตกต่างจากของเหลวอื่นๆ อย่างมาก แต่นี่เป็นสิ่งที่ดี มิฉะนั้น ถ้าน้ำมีคุณสมบัติ "ธรรมดา" ดาวเคราะห์โลกก็จะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสารส่วนใหญ่มักจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อน ซึ่งค่อนข้างง่ายที่จะอธิบายจากมุมมองของทฤษฎีทางกลของความร้อน ตามที่เธอกล่าว เมื่อถูกความร้อน อะตอมและโมเลกุลของสารจะเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น ในของแข็ง การสั่นของอะตอมจะมีแอมพลิจูดมากกว่า และต้องการพื้นที่ว่างมากขึ้น ส่งผลให้ร่างกายขยายตัว
กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับของเหลวและก๊าซ นั่นคือเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นความเร็วของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลอิสระเพิ่มขึ้นและร่างกายก็ขยายตัว เมื่อเย็นลง ร่างกายจะหดตัวตาม นี่เป็นความจริงสำหรับสารเกือบทั้งหมด ยกเว้นน้ำ.
เมื่อระบายความร้อนในช่วง 0 ถึง 4°C น้ำจะขยายตัว และหดตัวเมื่อถูกความร้อน เมื่ออุณหภูมิของน้ำสูงถึง 4°C ในขณะนั้นน้ำจะมีความหนาแน่นสูงสุด ซึ่งก็คือ 1,000 กก./ลบ.ม. หากอุณหภูมิต่ำกว่าหรือสูงกว่าเครื่องหมายนี้ แสดงว่าความหนาแน่นจะน้อยกว่าเล็กน้อยเสมอ
เนื่องจากคุณสมบัตินี้ เมื่ออุณหภูมิของอากาศลดลงในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว กระบวนการที่น่าสนใจจึงเกิดขึ้นในแหล่งน้ำลึก เมื่อน้ำเย็นลงจะจมลงไปที่ด้านล่าง แต่เพียงจนกว่าอุณหภูมิจะถึง +4oC ด้วยเหตุนี้ในแหล่งน้ำขนาดใหญ่ น้ำเย็นกว่าจะอยู่ใกล้ผิวน้ำ และน้ำอุ่นกว่าจะจมลงสู่ก้นบ่อ ดังนั้นเมื่อพื้นผิวของน้ำกลายเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว ชั้นที่ลึกกว่าจะยังคงรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 4oC ต้องขอบคุณช่วงเวลานี้ที่ทำให้ปลาสามารถฤดูหนาวได้อย่างปลอดภัยในส่วนลึกของอ่างเก็บน้ำที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง
ผลกระทบของการขยายตัวของน้ำต่อสภาพอากาศ
คุณสมบัติพิเศษของน้ำเมื่อถูกความร้อนส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสภาพอากาศของโลก เนื่องจากประมาณ 79% ของพื้นผิวโลกของเราถูกปกคลุมด้วยน้ำ เนื่องจากแสงแดดทำให้ชั้นบนได้รับความร้อนซึ่งตกลงมาด้านล่างและในที่ของพวกมันคือชั้นที่เย็น ในทางกลับกันจะค่อยๆร้อนขึ้นและจมลงไปที่ด้านล่างดังนั้นชั้นของน้ำจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องซึ่งนำไปสู่ความร้อนที่สม่ำเสมอจนกระทั่งถึงอุณหภูมิที่สอดคล้องกับความหนาแน่นสูงสุด จากนั้นเมื่อมันร้อนขึ้น ชั้นบนจะมีความหนาแน่นน้อยลงและไม่ยุบตัวอีกต่อไป แต่ยังคงอยู่ที่ด้านบนและค่อยๆ อุ่นขึ้น เนื่องจากกระบวนการนี้ น้ำที่มีชั้นขนาดใหญ่จึงทำให้ความร้อนจากแสงแดดค่อนข้างร้อน
ปริมาตรของร่างกายเกี่ยวข้องโดยตรงกับระยะห่างระหว่างอะตอมหรือระหว่างโมเลกุลของสาร ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของปริมาตรนั้นเกิดจากการเพิ่มขึ้นในระยะทางเหล่านี้เนื่องจากปัจจัยต่างๆ หนึ่งในปัจจัยเหล่านี้คือความร้อน
คุณจะต้องการ
- หนังสือเรียนฟิสิกส์ แผ่นกระดาษ ดินสอ
คำแนะนำ
อ่านในตำราว่ามีการจัดเรียงสารที่มีสถานะการรวมตัวแตกต่างกันอย่างไร ดังที่คุณทราบ สถานะของการรวมตัวของสารหนึ่งแตกต่างจากอีกสถานะหนึ่งโดยความแตกต่างภายนอกที่เห็นได้ชัดเจน เช่น ความแข็ง ความลื่นไหล มวลหรือปริมาตร หากคุณดูภายในสารแต่ละประเภท คุณจะสังเกตเห็นความแตกต่างในระยะทางระหว่างอะตอมหรือระหว่างโมเลกุล
โปรดทราบว่ามวลของก๊าซปริมาตรหนึ่งจะน้อยกว่ามวลของมวลเดียวกันเสมอ และในทางกลับกัน ย่อมต่ำกว่ามวลของวัตถุที่เป็นของแข็งเสมอ นี่แสดงให้เห็นว่าจำนวนอนุภาคของสสารที่พอดีกับปริมาตรหน่วยนั้นน้อยกว่าสำหรับก๊าซมากเมื่อเทียบกับของเหลว และน้อยกว่าสำหรับของแข็งด้วยซ้ำ มิฉะนั้น เราสามารถพูดได้ว่าความเข้มข้นของอนุภาคของสารที่เป็นของแข็งมากกว่าจะมากกว่าอนุภาคที่เป็นของแข็งน้อยกว่าเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ของเหลวหรือก๊าซ ซึ่งหมายความว่าของแข็งมีอะตอมหนาแน่นกว่าในโครงสร้าง ระยะห่างระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของเหลวหรือก๊าซ
จำไว้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับโลหะเมื่อถูกความร้อน พวกเขาละลายและได้รับคุณสมบัติของความลื่นไหล นั่นคือโลหะกลายเป็นของเหลว หากคุณทำการทดลอง คุณจะเห็นได้ว่าในระหว่างการหลอม ปริมาตรของสารโลหะจะเพิ่มขึ้น อย่าลืมว่าเกิดอะไรขึ้นกับน้ำเมื่อถูกความร้อนและต้มแล้ว น้ำกลายเป็นไอน้ำ ซึ่งเป็นสถานะก๊าซของน้ำ เป็นที่ทราบกันดีว่าปริมาตรของไอนั้นสูงกว่าปริมาตรของของเหลวดั้งเดิมมาก ดังนั้นเมื่อร่างกายได้รับความร้อน ระยะห่างระหว่างอะตอมหรือระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น ซึ่งได้รับการยืนยันโดยการทดลอง
หัวข้อของตัวแปลงรหัส USE: เปลี่ยน รวมรัฐสาร การหลอมเหลวและการตกผลึก การระเหยและการควบแน่น การเดือดของของเหลว การเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเปลี่ยนเฟส
น้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำเป็นตัวอย่างของสาม รวมรัฐสาร: ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ สารนี้อยู่ในสถานะของการรวมตัว - ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและสภาวะภายนอกอื่น ๆ ที่มันตั้งอยู่
เมื่อสภาวะภายนอกเปลี่ยนแปลง (เช่น หากพลังงานภายในร่างกายเพิ่มขึ้นหรือลดลงอันเป็นผลมาจากความร้อนหรือความเย็น) การเปลี่ยนเฟสอาจเกิดขึ้นได้ - การเปลี่ยนแปลงในสถานะรวมของสารในร่างกาย เราจะสนใจดังต่อไปนี้ การเปลี่ยนเฟส.
ละลาย (แข็งของเหลว) และ การตกผลึก(ของแข็งของเหลว).
การทำให้กลายเป็นไอ(ไอของเหลว) และ การควบแน่น(ของเหลวไอน้ำ).
การหลอมเหลวและการตกผลึก
ของแข็งส่วนใหญ่เป็น ผลึก, เช่น. มี ตาข่ายคริสตัล- กำหนดอย่างเคร่งครัดทำซ้ำเป็นระยะในการจัดพื้นที่ของอนุภาค
อนุภาค (อะตอมหรือโมเลกุล) ของของแข็งผลึกทำให้เกิดการสั่นสะเทือนจากความร้อนใกล้กับตำแหน่งสมดุลคงที่ - โหนดตาข่ายคริสตัล
ตัวอย่างเช่น โหนดของตะแกรงคริสตัลของเกลือแกงคือยอดลูกบาศก์เซลล์ของ "กระดาษตาหมากรุกสามมิติ" (ดูรูปที่ 1 ซึ่งลูกบอล ขนาดใหญ่ขึ้นหมายถึงอะตอมของคลอรีน (ภาพจาก en.wikipedia.org.)); ถ้าคุณปล่อยให้น้ำระเหยจากสารละลายเกลือ เกลือที่เหลือก็จะเป็นก้อนก้อนเล็กๆ
ข้าว. 1. ตาข่ายคริสตัล
ละลายเรียกว่า การแปรสภาพของของแข็งผลึกเป็นของเหลว คุณสามารถละลายร่างกายใด ๆ - สำหรับสิ่งนี้คุณต้องอุ่นให้ จุดหลอมเหลวซึ่งขึ้นอยู่กับเนื้อความเท่านั้นแต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างหรือขนาดของมัน สามารถกำหนดจุดหลอมเหลวของสารที่กำหนดได้จากตาราง
ในทางตรงกันข้าม ถ้าของเหลวเย็นลง ไม่ช้าก็เร็วก็จะกลายเป็นสถานะของแข็ง การเปลี่ยนแปลงของของเหลวเป็นของแข็งผลึกเรียกว่า การตกผลึกหรือ ชุบแข็ง. ดังนั้นการหลอมเหลวและการตกผลึกจึงเป็นกระบวนการผกผันซึ่งกันและกัน
อุณหภูมิที่ของเหลวตกผลึกเรียกว่า อุณหภูมิการตกผลึก. ปรากฎว่าอุณหภูมิการตกผลึกเท่ากับอุณหภูมิหลอมเหลว: กระบวนการทั้งสองสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมินี้ ดังนั้นเมื่อน้ำแข็งละลายและน้ำกลายเป็นผลึก อะไรกันแน่เกิดขึ้นในแต่ละกรณี - ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก (เช่น ความร้อนจะถูกส่งไปยังสารหรือถูกกำจัดออกไป)
การหลอมเหลวและการตกผลึกเกิดขึ้นได้อย่างไร? กลไกของพวกเขาคืออะไร? เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของกระบวนการเหล่านี้ ให้เราพิจารณากราฟของการพึ่งพาอุณหภูมิของร่างกายในเวลาที่ความร้อนและความเย็น ซึ่งเรียกว่ากราฟการหลอมเหลวและการตกผลึก
แผนภูมิการหลอมละลาย
เริ่มจากกราฟการหลอมเหลว (รูปที่ 2) กันก่อน ให้ในช่วงเวลาเริ่มต้น (จุดบนกราฟ) ร่างกายจะเป็นผลึกและมีอุณหภูมิที่แน่นอน
ข้าว. 2. แผนภูมิการหลอมเหลว
จากนั้นความร้อนก็เริ่มส่งไปยังร่างกาย (เช่น ร่างกายถูกวางไว้ในเตาหลอมละลาย) และอุณหภูมิของร่างกายจะเพิ่มขึ้นเป็นค่า - จุดหลอมเหลวของสารที่กำหนด นี่คือส่วนของโครงเรื่อง
ในบริเวณที่ร่างกายได้รับความร้อน
โดยที่ความร้อนจำเพาะของสารที่เป็นของแข็งคือมวลของร่างกาย
เมื่อถึงอุณหภูมิหลอมเหลว (ณ จุด ) สถานการณ์จะเปลี่ยนแปลงในเชิงคุณภาพ แม้จะให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง แต่อุณหภูมิของร่างกายก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เกิดขึ้นบนเว็บไซต์ ละลายร่างกาย - การเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลว ภายในพื้นที่เรามีส่วนผสมของของแข็งและของเหลว และยิ่งเข้าใกล้จุดมากเท่าใด ของแข็งก็จะยิ่งเหลือน้อยลงและมีของเหลวมากขึ้นเท่านั้น ในที่สุด เมื่อถึงจุดหนึ่ง ไม่มีอะไรเหลืออยู่ของร่างเดิมที่เป็นของแข็ง มันกลายเป็นของเหลวอย่างสมบูรณ์
พื้นที่นั้นสอดคล้องกับความร้อนที่เพิ่มขึ้นของของเหลว (หรืออย่างที่พวกเขาพูด ละลาย). ในส่วนนี้ ของเหลวจะดูดซับปริมาณความร้อน
ความจุความร้อนจำเพาะของของเหลวอยู่ที่ไหน
แต่ตอนนี้เราสนใจมากที่สุดในส่วนของการเปลี่ยนเฟส เหตุใดอุณหภูมิของส่วนผสมในส่วนนี้จึงไม่เปลี่ยนแปลง ความร้อนที่อยู่ใน!
กลับไปที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการทำความร้อน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของวัตถุที่เป็นของแข็งในส่วนนั้นเป็นผลมาจากการเพิ่มความเข้มของการสั่นสะเทือนของอนุภาคในโหนดของโครงผลึก: ความร้อนที่จ่ายไปจะเพิ่มขึ้น จลนศาสตร์พลังงานของอนุภาคในร่างกาย (อันที่จริง ความร้อนบางส่วนที่จ่ายไปนั้นถูกใช้ในการทำงานเพื่อเพิ่มระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอนุภาค ดังที่เราทราบ ร่างกายจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อน อย่างไรก็ตาม ส่วนนี้มีขนาดเล็กมากจนสามารถ ละเลย.)
ตะแกรงคริสตัลคลายออกมากขึ้นเรื่อยๆ และที่อุณหภูมิหลอมเหลว ช่วงของการแกว่งจะถึงค่าจำกัดที่แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคยังคงสามารถรับรองการจัดเรียงตามลำดับที่สัมพันธ์กัน ร่างกายที่แข็งแรงเริ่ม "แตกที่ตะเข็บ" และความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะทำลายโครงผลึก - นี่คือการหลอมละลายในบริเวณนั้น
นับจากนี้เป็นต้นไป ความร้อนทั้งหมดที่จ่ายไปจะไปสู่การทำลายพันธะที่ยึดอนุภาคไว้ในโหนดของโครงผลึก นั่นคือ เพื่อเพิ่ม ศักยภาพพลังงานอนุภาค พลังงานจลน์ของอนุภาคยังคงเหมือนเดิม ดังนั้นอุณหภูมิของร่างกายจึงไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อถึงจุดนั้น โครงสร้างผลึกก็หายไปอย่างสมบูรณ์ ไม่มีอะไรจะทำลายอีกแล้ว และความร้อนที่จ่ายไปอีกครั้งจะไปเพิ่มพลังงานจลน์ของอนุภาค - เพื่อให้ความร้อนหลอมละลาย
ความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลว
ดังนั้นสำหรับการเปลี่ยนของแข็งเป็นของเหลว การนำมันไปยังจุดหลอมเหลวไม่เพียงพอ นอกจากนี้ยังจำเป็น (ที่อุณหภูมิหลอมละลายอยู่แล้ว) เพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายจำนวนหนึ่งเพื่อทำลายโครงผลึกอย่างสมบูรณ์ (เช่นเพื่อผ่านส่วน)
ปริมาณความร้อนนี้ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของอนุภาค ดังนั้นพลังงานภายในของการหลอมเหลวที่จุดจึงมากกว่าพลังงานภายในของของแข็งที่จุดด้วยค่า
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าคุณค่าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับน้ำหนักตัว:
ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของร่างกายและเป็นลักษณะของสาร มันถูกเรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของสาร. ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของสารที่กำหนดสามารถพบได้ในตาราง
ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมเป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการแปลงสารที่เป็นผลึกหนึ่งกิโลกรัมให้เป็นของเหลว นำไปที่จุดหลอมเหลว
ดังนั้น ความร้อนจำเพาะของการละลายน้ำแข็งจึงเท่ากับ kJ/kg, ตะกั่ว - kJ/kg เราเห็นว่าการทำลายโครงผลึกน้ำแข็งนั้นใช้พลังงานมากกว่าเกือบเท่าตัว! น้ำแข็งเป็นของสารที่มีความร้อนจากการหลอมเหลวจำเพาะสูง ดังนั้นจึงไม่ละลายทันทีในฤดูใบไม้ผลิ (ธรรมชาติใช้มาตรการของมันเอง: ถ้าน้ำแข็งมีความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลวเหมือนกันกับตะกั่ว มวลทั้งหมดของน้ำแข็งและหิมะจะละลายในครั้งแรก ละลายน้ำท่วมทุกสิ่งรอบตัว)
กราฟการตกผลึก
ทีนี้มาดูที่ การตกผลึก- กระบวนการย้อนกลับของการหลอม เราเริ่มจากจุดของตัวเลขก่อนหน้า สมมติว่าความร้อนของการหลอมละลายหยุดลงที่จุดนั้น (เตาหลอมถูกปิดและการหลอมสัมผัสกับอากาศ) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลอมเหลวเพิ่มเติมจะแสดงในรูปที่ (3) .
ข้าว. 3. กราฟของการตกผลึก
ของเหลวจะเย็นลง (ส่วน) จนกระทั่งอุณหภูมิถึงอุณหภูมิการตกผลึกซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับจุดหลอมเหลว
จากจุดนี้ไป อุณหภูมิของของเหลวที่หลอมละลายจะไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าความร้อนจะยังเล็ดลอดออกมาจากตัวมันสู่สิ่งแวดล้อมก็ตาม เกิดขึ้นบนเว็บไซต์ การตกผลึกละลาย - ค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสถานะของแข็ง ในส่วนนี้เรามีส่วนผสมของเฟสของแข็งและของเหลวอีกครั้ง และยิ่งเข้าใกล้จุดมากเท่าไหร่ สสารที่เป็นของแข็งก็จะกลายเป็นของเหลวน้อยลงเท่านั้น ในที่สุด ณ จุดนั้น ของเหลวก็ไม่เหลือเลย - มันมีอยู่ครบ ตกผลึก
ส่วนถัดไปสอดคล้องกับการระบายความร้อนเพิ่มเติมของตัวของแข็งที่เกิดจากการตกผลึก
เราสนใจพื้นที่การเปลี่ยนเฟสอีกครั้ง: ทำไมอุณหภูมิยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้จะสูญเสียความร้อน
ลองกลับไปที่ประเด็น หลังจากหยุดการจ่ายความร้อน อุณหภูมิของสารหลอมเหลวจะลดลง เนื่องจากอนุภาคจะค่อยๆ สูญเสียพลังงานจลน์อันเป็นผลมาจากการชนกับโมเลกุลของสิ่งแวดล้อมและการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
เมื่ออุณหภูมิของการหลอมเหลวลดลงจนถึงอุณหภูมิการตกผลึก (จุด ) อนุภาคของมันจะช้าลงมากจนแรงดึงดูดจะสามารถ "ปรับใช้" พวกมันได้อย่างเหมาะสม และให้การวางแนวร่วมกันที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในอวกาศ ดังนั้น สภาวะจะเกิดขึ้นสำหรับนิวเคลียสของโครงผลึก และมันจะเริ่มก่อตัวขึ้นจริงเนื่องจากการหลบหนีของพลังงานเพิ่มเติมจากการหลอมเหลวไปสู่อวกาศโดยรอบ
ในเวลาเดียวกัน กระบวนการตอบโต้ของการปล่อยพลังงานจะเริ่มขึ้น: เมื่ออนุภาคเข้าแทนที่ในโหนดของผลึกตาข่าย พลังงานศักย์ของพวกมันจะลดลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากพลังงานจลน์ของพวกมันเพิ่มขึ้น - ของเหลวที่ตกผลึกเป็นแหล่งความร้อน (มักจะเห็นนกนั่งใกล้หลุมน้ำแข็ง พวกมันอบอุ่นตัวอยู่ที่นั่น!) . ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกจะชดเชยการสูญเสียความร้อนต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นอุณหภูมิในพื้นที่จึงไม่เปลี่ยนแปลง
เมื่อถึงจุดนี้ การหลอมละลายจะหายไป และเมื่อเกิดการตกผลึกแล้ว "เครื่องกำเนิด" ความร้อนภายในนี้ก็หายไปเช่นกัน เนื่องจากการกระจายพลังงานอย่างต่อเนื่องใน สภาพแวดล้อมภายนอกอุณหภูมิที่ลดลงจะกลับมาทำงานต่อ แต่เฉพาะตัวแข็งที่ก่อตัวแล้ว (ส่วน ) เท่านั้นที่จะเย็นลง
จากประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการตกผลึก เหมือนเดิมทุกประการปริมาณความร้อนที่ถูกดูดซับระหว่างการหลอมที่ไซต์
การกลายเป็นไอและการควบแน่น
การทำให้กลายเป็นไอคือการเปลี่ยนสถานะของเหลวให้เป็นก๊าซ ไอน้ำ). การระเหยมีสองประเภท: การระเหยและการเดือด
โดยการระเหยเรียกว่า การระเหย ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ จากพื้นผิวที่ว่างของเหลว ดังที่คุณจำได้จากใบปลิวไอน้ำอิ่มตัว สาเหตุของการระเหยคือการปล่อยโมเลกุลที่เร็วที่สุดออกจากของเหลว ซึ่งสามารถเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้ โมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวเป็นไอเหนือพื้นผิวของของเหลว
ของเหลวต่างๆ จะระเหยในอัตราที่ต่างกัน: ยิ่งแรงดึงดูดของโมเลกุลต่อกันมากเท่าใด จำนวนโมเลกุลต่อหน่วยเวลาก็จะน้อยลงเท่านั้นที่จะสามารถเอาชนะพวกมันและบินออกไปได้ และอัตราการระเหยก็จะยิ่งต่ำลง อีเธอร์ อะซิโตน แอลกอฮอล์ระเหยอย่างรวดเร็ว (บางครั้งเรียกว่าของเหลวระเหย) น้ำระเหยช้ากว่า น้ำมันและปรอทระเหยช้ากว่าน้ำมาก
อัตราการระเหยเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (ในความร้อน ผ้าจะแห้งเร็วขึ้น) เนื่องจากพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของของเหลวเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้จำนวนโมเลกุลเร็วที่สามารถปล่อยให้ขีดจำกัดเพิ่มขึ้น
อัตราการระเหยขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของของเหลว: พื้นที่มากขึ้นยิ่งจำนวนโมเลกุลเข้าถึงพื้นผิวได้มากขึ้นและการระเหยเร็วขึ้น (นี่คือสาเหตุที่เมื่อแขวนเสื้อผ้าแล้วจึงยืดอย่างระมัดระวัง)
พร้อมกันกับการระเหย ยังสังเกตกระบวนการย้อนกลับ: โมเลกุลของไอ ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบสุ่มเหนือพื้นผิวของของเหลว บางส่วนกลับคืนสู่ของเหลว การเปลี่ยนจากไอเป็นของเหลวเรียกว่า การควบแน่น.
การควบแน่นทำให้การระเหยของของเหลวช้าลง ดังนั้น ในอากาศแห้ง ผ้าจะแห้งเร็วกว่าในอากาศชื้น ลมจะแห้งเร็วขึ้น: ไอน้ำถูกลมพัดปลิวไป และการระเหยจะรุนแรงยิ่งขึ้น
ในบางสถานการณ์ อัตราการควบแน่นอาจเท่ากับอัตราการระเหย จากนั้นกระบวนการทั้งสองจะชดเชยซึ่งกันและกันและสมดุลไดนามิกจะเกิดขึ้น: ของเหลวไม่ระเหยจากขวดที่ปิดจุกแน่นเป็นเวลาหลายปี และในกรณีนี้จะมี ไอน้ำอิ่มตัว.
เราสังเกตการควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศอย่างต่อเนื่องในรูปของเมฆ ฝน และน้ำค้างที่ตกลงมาในตอนเช้า เป็นการระเหยและการควบแน่นที่ให้วัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ หล่อเลี้ยงชีวิตบนโลก
เนื่องจากการระเหยคือการออกจากโมเลกุลที่เร็วที่สุดจากของเหลว พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของเหลวจะลดลงในระหว่างกระบวนการระเหย กล่าวคือ ของเหลวเย็นลง คุณตระหนักดีถึงความรู้สึกเย็นและบางครั้งถึงแม้จะเย็น (โดยเฉพาะกับลม) เมื่อคุณขึ้นจากน้ำ: น้ำระเหยไปทั่วทั้งร่างกาย นำความร้อนออกไป ในขณะที่ลมเร่งกระบวนการระเหย ( ตอนนี้มันชัดเจนแล้วว่าทำไมเราถึงระเบิด ชาร้อน. อย่างไรก็ตาม เป็นการดีกว่าที่จะดึงอากาศเข้าสู่ตัวคุณ เพราะเมื่อแห้งมาถึงผิวของชา อากาศแวดล้อม, แต่ไม่ อากาศเปียกจากปอดของเรา ;-))
คุณสามารถสัมผัสความเย็นแบบเดียวกันได้หากคุณนำสำลีชิ้นหนึ่งชุบตัวทำละลายระเหย (เช่น อะซิโตนหรือน้ำยาล้างเล็บ) ในมือของคุณ ในความร้อน 40 องศาเนื่องจากการระเหยของความชื้นที่เพิ่มขึ้นผ่านทางรูขุมขนของร่างกายเราจึงรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับปกติ หากปราศจากกลไกการควบคุมอุณหภูมินี้ เราก็จะตายในความร้อนดังกล่าว
ในทางตรงกันข้าม ในระหว่างกระบวนการควบแน่น ของเหลวจะร้อนขึ้น: เมื่อโมเลกุลของไอกลับสู่ของเหลว พวกมันจะถูกเร่งโดยแรงดึงดูดจากโมเลกุลของเหลวที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งเป็นผลมาจากพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของเหลวเพิ่มขึ้น (เปรียบเทียบปรากฏการณ์นี้กับการปลดปล่อยพลังงานในระหว่างการตกผลึกของการหลอมเหลว!)
เดือด
เดือดคือการระเหยที่เกิดขึ้น ตลอดเล่มของเหลว
การเดือดเป็นไปได้เพราะปริมาณอากาศบางส่วนจะละลายในของเหลวเสมอ ซึ่งได้มาจากการแพร่ เมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อน อากาศจะขยายตัว ฟองอากาศจะค่อยๆ เพิ่มขนาดขึ้นและมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (ในหม้อน้ำจะตกตะกอนที่ก้นและผนัง) ภายในฟองอากาศคือไอน้ำอิ่มตัวซึ่งความดันดังที่คุณจำได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ยิ่งฟองอากาศมีขนาดใหญ่เท่าใด แรงอาร์คิมีดีนก็จะยิ่งกระทำต่อฟองนั้นมากขึ้น และ ชั่วขณะหนึ่งฟองอากาศเริ่มแตกออกและเพิ่มขึ้น ฟองอากาศจะเข้าสู่ชั้นของเหลวที่มีความร้อนน้อยกว่า ไอน้ำในนั้นควบแน่นและฟองอากาศจะหดตัวอีกครั้ง การยุบตัวของฟองอากาศทำให้เกิดเสียงที่คุ้นเคยก่อนการเดือดของกาต้มน้ำ ในที่สุดเมื่อเวลาผ่านไปของเหลวทั้งหมดจะอุ่นขึ้นอย่างสม่ำเสมอฟองอากาศไปถึงพื้นผิวและระเบิดออกโดยปล่อยอากาศและไอน้ำ - เสียงจะถูกแทนที่ด้วยการกลืนน้ำลายของเหลวเดือด
ฟองสบู่จึงทำหน้าที่เป็น "ตัวนำ" ของไอจากภายในของเหลวสู่ผิวของมัน ในระหว่างการเดือดพร้อมกับการระเหยตามปกติจะมีการเปลี่ยนแปลงของของเหลวเป็นไอตลอดปริมาตร - การระเหยกลายเป็นฟองอากาศตามด้วยการกำจัดไอออกสู่ภายนอก นี่คือสาเหตุที่ของเหลวเดือดระเหยเร็วมาก: กาต้มน้ำซึ่งน้ำจะระเหยเป็นเวลาหลายวันจะเดือดภายในครึ่งชั่วโมง
ซึ่งแตกต่างจากการระเหยที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิใด ๆ ของเหลวเริ่มเดือดก็ต่อเมื่อถึง จุดเดือด- อุณหภูมิที่ฟองอากาศสามารถขึ้นและไปถึงพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ที่จุดเดือด ความดันไออิ่มตัวจะเท่ากับความดันภายนอกของของเหลว(โดยเฉพาะอย่างยิ่ง, ความกดอากาศ). ดังนั้น ยิ่งแรงกดดันจากภายนอกมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อุณหภูมิสูงการเดือดจะเริ่มขึ้น
ภายใต้สภาวะปกติ ความกดอากาศ(atm หรือ Pa) จุดเดือดของน้ำคือ นั่นเป็นเหตุผลที่ ความดันไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิเท่ากับป. ข้อเท็จจริงนี้ต้องเป็นที่รู้จักเพื่อแก้ปัญหา - มักถือว่าเป็นที่รู้จักโดยปริยาย
ที่ด้านบนสุดของ Elbrus ความดันบรรยากาศคือ atm และน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ . และภายใต้แรงดัน atm น้ำจะเริ่มเดือดเฉพาะที่
จุดเดือด (ที่ความดันบรรยากาศปกติ) เป็นค่าที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดสำหรับของเหลวที่กำหนด (จุดเดือดที่ระบุในตารางตำราและหนังสืออ้างอิงคือจุดเดือดของของเหลวบริสุทธิ์ทางเคมี การมีอยู่ของสิ่งสกปรกในของเหลวสามารถเปลี่ยน จุดเดือด สมมติว่าน้ำประปามีคลอรีนที่ละลายในน้ำและเกลือบางชนิด ดังนั้น จุดเดือดที่ความดันบรรยากาศปกติจึงอาจแตกต่างจาก เล็กน้อย ) ดังนั้น แอลกอฮอล์เดือดที่ , อีเธอร์ - ที่ , ปรอท - ที่ โปรดทราบว่ายิ่งของเหลวระเหยได้มากเท่าใด จุดเดือดของมันก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ในตารางจุดเดือด เรายังเห็นว่าออกซิเจนเดือดที่ ดังนั้น ที่อุณหภูมิปกติ ออกซิเจนก็คือก๊าซ!
เรารู้ว่าถ้านำกาต้มน้ำออกจากความร้อน การเดือดจะหยุดทันที - กระบวนการเดือดต้องใช้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิของน้ำในกาต้มน้ำหลังจากเดือดจะไม่เปลี่ยนแปลง และยังคงเหมือนเดิมตลอดเวลา ความร้อนที่ให้ไปอยู่ที่ไหน?
สถานการณ์คล้ายกับกระบวนการหลอมเหลว: ความร้อนไปเพื่อเพิ่มพลังงานศักย์ของโมเลกุล ในกรณีนี้ การทำงานในการขจัดโมเลกุลออกไปในระยะที่แรงดึงดูดจะไม่สามารถทำให้โมเลกุลอยู่ใกล้กัน และของเหลวจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ
แผนภูมิเดือด
พิจารณาการแสดงภาพกราฟิกของกระบวนการให้ความร้อนของเหลว - ที่เรียกว่า แผนภูมิเดือด(รูปที่ 4).
ข้าว. 4. ตารางการต้ม
เว็บไซต์เกิดขึ้นก่อนการเดือด ที่ไซต์ของเหลวเดือดมวลของมันลดลง เมื่อถึงจุดนั้นของเหลวจะเดือดจนหมด
ที่จะผ่านส่วนคือ เพื่อให้ของเหลวถูกนำไปยังจุดเดือดเพื่อเปลี่ยนเป็นไอโดยสมบูรณ์จะต้องนำความร้อนจำนวนหนึ่งไป ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่กำหนดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของของเหลว:
ตัวประกอบสัดส่วนเรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของเหลว (ที่จุดเดือด) ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอมีค่าเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับของเหลว 1 กิโลกรัมที่จุดเดือดเพื่อเปลี่ยนเป็นไอน้ำโดยสมบูรณ์
ดังนั้น ที่ ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำจึงเท่ากับ kJ/kg เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะเปรียบเทียบกับความร้อนจำเพาะของการหลอมละลายของน้ำแข็ง (kJ/kg) - ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอนั้นมากกว่าเกือบเจ็ดเท่า! ไม่น่าแปลกใจเลย: สำหรับการละลายของน้ำแข็งจำเป็นต้องทำลายการจัดเรียงโมเลกุลของน้ำในโหนดของผลึกขัดแตะเท่านั้น ในขณะที่ระยะห่างระหว่างโมเลกุลยังคงใกล้เคียงกัน แต่ในการเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ คุณต้องทำงานมากกว่านี้เพื่อทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลและขจัดโมเลกุลที่อยู่ห่างกันพอสมควร
กราฟการควบแน่น
กระบวนการของการควบแน่นของไอและการเย็นตัวของของเหลวที่ตามมาจะดูสมมาตรบนกราฟต่อกระบวนการให้ความร้อนและเดือด นี่คือสิ่งที่เกี่ยวข้อง กราฟควบแน่นสำหรับกรณีของไอน้ำเซนติเกรดซึ่งมักพบปัญหา (รูปที่ 5)
ข้าว. 5. กราฟการควบแน่น
ณ จุดนั้นเรามีไอน้ำอยู่ที่ . มีการควบแน่นในพื้นที่ ภายในบริเวณนี้ - มีส่วนผสมของไอน้ำและน้ำที่ ตอนนี้ไม่มีไอน้ำแล้ว มีแต่น้ำที่ ไซต์นี้เป็นการระบายความร้อนของน้ำนี้
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อมวลไอรวมตัว (กล่าวคือ เมื่อผ่านส่วนนี้) ความร้อนปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาซึ่งใช้ในการเปลี่ยนมวลของเหลวให้เป็นไอที่อุณหภูมิที่กำหนด
เพื่อประโยชน์ที่น่าสนใจ ให้เปรียบเทียบปริมาณความร้อนต่อไปนี้:
ซึ่งถูกปล่อยออกมาในระหว่างการควบแน่นของ g ของไอน้ำ
ซึ่งถูกปล่อยออกมาเมื่ออุณหภูมิของน้ำในองศาเซนติเกรดเย็นตัวลง กล่าวคือ .
เจ;
เจ
ตัวเลขเหล่านี้แสดงให้เห็นชัดเจนว่าการไหม้ด้วยไอน้ำนั้นเลวร้ายยิ่งกว่าการไหม้จากน้ำที่ต้มแล้ว เมื่อน้ำเดือดโดนผิวหนัง “เท่านั้น” จะถูกปล่อยออกมา (น้ำเดือดจะเย็นลง) แต่ด้วยการเผาด้วยไอน้ำ ลำดับของความร้อนที่มากขึ้นจะถูกปล่อยออกมาก่อน (การควบแน่นของไอน้ำ) ทำให้เกิดน้ำเซนติเกรด หลังจากนั้นจะมีการเพิ่มค่าเดียวกันเมื่อน้ำนี้เย็นตัวลง
สาขาวิชาฟิสิกส์โมเลกุลที่ศึกษาการถ่ายเทพลังงาน รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงพลังงานบางประเภทไปเป็นพลังงานอื่น ตรงกันข้ามกับทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ไม่ได้คำนึงถึง โครงสร้างภายในสารและไมโครพารามิเตอร์
ระบบอุณหพลศาสตร์
เป็นการรวมตัวของกายที่แลกเปลี่ยนพลังงาน(ในรูปของงานหรือความร้อน) กันหรือกับ สิ่งแวดล้อม. ตัวอย่างเช่น น้ำในกาน้ำชาเย็นลง การแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำกับกาน้ำชา และกาน้ำชากับสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้น กระบอกสูบที่มีแก๊สอยู่ใต้ลูกสูบ: ลูกสูบทำงานซึ่งเป็นผลมาจากการที่แก๊สได้รับพลังงานและพารามิเตอร์มาโครจะเปลี่ยนไป
ปริมาณความร้อน
มัน พลังงานซึ่งได้รับหรือให้โดยระบบในกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน แสดงด้วยสัญลักษณ์ Q ซึ่งวัดได้เช่นเดียวกับพลังงานใด ๆ ในจูล
เป็นผลมาจากกระบวนการถ่ายเทความร้อนต่างๆ พลังงานที่ถ่ายเทจะถูกกำหนดด้วยวิธีของมันเอง
เครื่องทำความร้อนและความเย็น
กระบวนการนี้มีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของระบบ ปริมาณความร้อนถูกกำหนดโดยสูตร
ความจุความร้อนจำเพาะของสารที่มีวัดจากปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้ร้อนขึ้น หน่วยมวลของสารนี้โดย 1K การอุ่นแก้ว 1 กก. หรือน้ำ 1 กก. ต้องใช้พลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน ความจุความร้อนจำเพาะเป็นค่าที่ทราบ ซึ่งคำนวณแล้วสำหรับสารทั้งหมดแล้ว ในตารางทางกายภาพ
ความจุความร้อนของสาร C- นี่คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่ร่างกายโดยไม่คำนึงถึงมวลของมัน 1K
การหลอมเหลวและการตกผลึก
การหลอมเหลวคือการเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะของแข็งเป็นของเหลว การเปลี่ยนแปลงแบบย้อนกลับเรียกว่าการตกผลึก
พลังงานที่ใช้ในการทำลายโครงผลึกของสารถูกกำหนดโดยสูตร
ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมเป็นค่าที่ทราบสำหรับสารแต่ละชนิดในตารางทางกายภาพ
การกลายเป็นไอ (ระเหยหรือเดือด) และการควบแน่น
การกลายเป็นไอคือการเปลี่ยนสถานะของสารจากสถานะของเหลว (ของแข็ง) ไปเป็นสถานะก๊าซ กระบวนการย้อนกลับเรียกว่าการควบแน่น
ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอเป็นค่าที่ทราบสำหรับสารแต่ละชนิด
หนึ่งในสารที่พบมากที่สุดบนโลก: น้ำ เราต้องการมัน เหมือนกับอากาศ แต่บางครั้งเราก็ไม่ได้สังเกตเลย เธอก็แค่เป็น แต่มันกลับกลายเป็น
หนึ่งในสารที่พบมากที่สุดบนโลก: น้ำ เราต้องการมัน เหมือนกับอากาศ แต่บางครั้งเราก็ไม่ได้สังเกตเลย เธอก็แค่เป็น แต่ปรากฎว่าน้ำธรรมดาสามารถเปลี่ยนปริมาตรและน้ำหนักได้ไม่มากก็น้อย เมื่อน้ำระเหย ร้อนขึ้นและเย็นลง สิ่งมหัศจรรย์ก็เกิดขึ้น ซึ่งเราจะเรียนรู้เกี่ยวกับวันนี้
Muriel Mandell ในหนังสือบันเทิงของเขา "Phycisc Experiments for Children" ได้นำเสนอความคิดที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับคุณสมบัติของน้ำ บนพื้นฐานของการที่นักฟิสิกส์รุ่นเยาว์เท่านั้นที่สามารถเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ ได้มากมาย แต่ผู้ใหญ่ยังจะฟื้นฟูความรู้ของพวกเขาด้วยว่า ไม่ได้สมัครนานเลยกลายเป็นลืมไปนิดหน่อยวันนี้เราจะมาพูดถึงปริมาณและน้ำหนักของน้ำ ปรากฎว่าปริมาณน้ำที่เท่ากันนั้นไม่ได้มีน้ำหนักเท่ากันเสมอไป และถ้าคุณเทน้ำลงในแก้วแล้วน้ำไม่ล้นขอบ ไม่ได้หมายความว่าน้ำจะเข้าได้กับทุกกรณี
1. น้ำขยายตัวเมื่อถูกความร้อน
วางเหยือกที่เติมน้ำลงในหม้อที่เติมน้ำเดือดห้าเซนติเมตรน้ำและเคี่ยวบนไฟอ่อนๆ น้ำจากโถจะเริ่มล้น เนื่องจากเมื่อถูกความร้อน น้ำ ก็เหมือนของเหลวอื่นๆ จะเริ่มใช้พื้นที่มากขึ้น โมเลกุลจะผลักกันด้วยความเข้มข้นที่มากขึ้นและสิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณน้ำ2. น้ำจะหดตัวเมื่อเย็นลง
ปล่อยให้น้ำในโถเย็นลงที่อุณหภูมิห้องหรือเท น้ำใหม่และใส่ไว้ในตู้เย็น ผ่านไปซักพักจะพบว่าโถที่เต็มก่อนหน้านี้ไม่เต็มแล้ว เมื่อเย็นลงที่อุณหภูมิ 3.89 องศาเซลเซียส ปริมาณน้ำจะลดลงตามอุณหภูมิที่ลดลง สาเหตุของสิ่งนี้คือความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลลดลงและการบรรจบกันของโมเลกุลเหล่านี้ภายใต้อิทธิพลของการทำให้เย็นลงดูเหมือนว่าทุกอย่างจะง่ายมาก: than น้ำเย็นกว่า, ปริมาณการใช้น้อยลง แต่ ...
3. ... ปริมาณน้ำเพิ่มขึ้นอีกครั้งเมื่อแข็งตัว
เติมน้ำลงในขวดจนสุดแล้วปิดด้วยกระดาษแข็ง ใส่ในช่องแช่แข็งและรอจนกว่าจะแข็งตัว คุณจะพบว่า "ฝา" ของกระดาษแข็งถูกผลักออก ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 3.89 ถึง 0 องศาเซลเซียส นั่นคือระหว่างทางไปยังจุดเยือกแข็ง น้ำจะเริ่มขยายตัวอีกครั้ง เธอคือหนึ่งในไม่กี่คน สารที่รู้จักมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันหากคุณใช้ฝาปิดแน่น น้ำแข็งก็จะทุบโถใส่ คุณเคยได้ยินไหมว่าแม้แต่ท่อน้ำก็สามารถแตกด้วยน้ำแข็งได้?4. น้ำแข็งเบากว่าน้ำ
วางน้ำแข็งสองสามก้อนในแก้วน้ำ น้ำแข็งจะลอยอยู่บนผิวน้ำ น้ำขยายตัวเมื่อแข็งตัว และด้วยเหตุนี้ น้ำแข็งจึงเบากว่าน้ำ: ปริมาตรของมันคือประมาณ 91% ของปริมาตรน้ำที่สอดคล้องกันคุณสมบัติของน้ำนี้มีอยู่ในธรรมชาติด้วยเหตุผล มันมีจุดประสงค์ที่เฉพาะเจาะจงมาก พวกเขาบอกว่าแม่น้ำกลายเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว แต่ในความเป็นจริง สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด โดยปกติจะมีเพียงชั้นบนสุดขนาดเล็กเท่านั้นที่ค้าง แผ่นน้ำแข็งนี้ไม่จมเพราะเบากว่าน้ำที่เป็นของเหลว มันชะลอการแช่แข็งของน้ำที่ระดับความลึกของแม่น้ำและทำหน้าที่เป็นผ้าห่มชนิดหนึ่งปกป้องปลาและสัตว์แม่น้ำและทะเลสาบอื่น ๆ จากน้ำค้างแข็งรุนแรงในฤดูหนาว การเรียนฟิสิกส์ คุณเริ่มเข้าใจว่ามีหลายสิ่งหลายอย่างในธรรมชาติถูกจัดวางอย่างเหมาะสม
