В статье представлена таблица температур плавления веществ при нормальном атмосферном давлении и график кристаллизации, иллюстрирующий переход из жидкого состояния в твердое. Понимание этих процессов важно для металлургии, химии и материаловедения. Также приведены формулы и определения с примерами, что поможет читателям лучше понять плавление и кристаллизацию, а также их применение в производстве и обработке материалов.
Фазовые переходы — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике
Вот график конденсации водяного пара при 100 градусах, используемый в различных задачах.
Рассмотрим, как происходит плавление на уровне атомов и молекул. В твердом веществе атомы и молекулы располагаются упорядоченно в кристаллических решетках.
Плавление происходит постепенно и является эндотермическим процессом, то есть сопровождается поглощением тепла.
Эксперты в области физики и материаловедения подчеркивают важность таблицы температуры плавления при нормальном атмосферном давлении как ключевого инструмента для понимания свойств различных веществ. Эта таблица позволяет исследователям и инженерам быстро определять, при какой температуре конкретное вещество переходит из твердого состояния в жидкое, что критично для многих промышленных процессов. График конденсации, в свою очередь, иллюстрирует поведение веществ при изменении температуры и давления, что также имеет значительное значение в термодинамике. Анализ этих данных помогает в разработке новых материалов, оптимизации производственных процессов и повышении энергоэффективности. Таким образом, таблицы и графики становятся неотъемлемой частью научных исследований и практических приложений, способствуя инновациям в различных отраслях.
Таблица температур плавления различных металлов, и при скольки градусах они плавятся
Существуют исключения, когда температура, необходимая для перехода в жидкое состояние, при повышенном давлении уменьшается.
| Вещество | Температура плавления (°C) | Температура кипения (°C) |
|---|---|---|
| Вода (H₂O) | 0 | 100 |
| Этанол (C₂H₅OH) | -114.1 | 78.4 |
| Бензол (C₆H₆) | 5.5 | 80.1 |
| Железо (Fe) | 1538 | 2862 |
| Золото (Au) | 1064 | 2856 |
| Серебро (Ag) | 962 | 2162 |
| Ртуть (Hg) | -38.83 | 356.73 |
| Кислород (O₂) | -218.8 | -183 |
| Азот (N₂) | -210.0 | -195.8 |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов, связанных с температурой плавления и конденсацией при нормальном атмосферном давлении:
-
Температура плавления и структура вещества: Температура плавления различных веществ зависит не только от их химического состава, но и от их кристаллической структуры. Например, алмаз и графит оба состоят из углерода, но имеют совершенно разные температуры плавления (алмаз плавится при около 3550 °C, а графит при 3650 °C) из-за различий в их атомной организации.
-
График конденсации: Графики конденсации показывают, как изменяется состояние вещества (например, из газа в жидкость) при изменении температуры и давления. Важно отметить, что конденсация происходит при определенной температуре, которая зависит от давления. При повышении давления температура конденсации увеличивается, что объясняет, почему в высокогорьях, где давление ниже, вода закипает при более низкой температуре.
-
Субстанции с аномальными свойствами: Вода — уникальное вещество, которое имеет аномальные свойства. Например, ее температура плавления (0 °C) и температура кипения (100 °C) при нормальном атмосферном давлении являются исключительными для жидкостей. Кроме того, вода расширяется при замерзании, что делает лед менее плотным, чем жидкая вода, и позволяет ему плавать. Это свойство имеет важное значение для экосистем, так как лед на поверхности водоемов изолирует воду под ним, позволяя жизни продолжаться даже в холодные зимние месяцы.
Удельная теплота плавления и кристаллизации
Физическая величина, равная количеству теплоты, необходимой для преобразования 1 кг твердого тела в жидкость при температуре плавления, называется удельной теплотой плавления.
Удельная теплота плавления обозначается греческой буквой λ (ламбда).
Чтобы расплавить 2 кг твердого тела, нужно передать в два раза больше энергии Q. Если масса тела составляет m, то для перехода в жидкое состояние потребуется теплоту Q, равную m раз больше:
В системе СИ единицей измерения удельной теплоты плавления является 1 джоуль на килограмм.
- Простые неметаллические вещества с небольшими прочными молекулами (например, O2, N2, H2, S8);
- Сложные соединения неметаллов с ковалентными полярными связями (кроме оксидов кремния и бора, а также соединений кремния и углерода) — такие как вода H2O, оксид серы SO3;
- Одноатомные инертные газы (гелий, неон, аргон, криптон);
- Большинство органических соединений без ионных связей — например, метан CH4, бензол C6H6.
Температура плавления как обозначается.
Коэффициент пропорциональности не зависит от формы и размеров тела и является характеристикой вещества.
Химические свойства
Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:
- алюминий — 660 °C;
- температура плавления меди — 1083 °C;
- температура плавления золота — 1063 °C;
- серебро — 960 °C;
- олово — 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
- свинец — 327 °C;
- температура плавления железо — 1539 °C;
- температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
- температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
- ртуть — -38,9 °C.
Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл — ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.
Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия
— 2519 °C
, у железа — 2900 °C, у меди — 2580 °C, у ртути — 356,73 °C.
Максимальная температура кипения у металлов — у рения
— 5596 °C
. Наибольшая температура кипения — у наиболее тугоплавящихся материалов.
. Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл — серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.
- Гелиоцентрированные кристаллические решетки, их еще называют объёмно-центрированными. В середине находится молекула одного вещества, а вокруг располагаются еще четыре молекулы другого. Принято называть подобные решетки рыхлыми, так как в них связь между молекулами металлов слабее.
- Гранецентрированные кристаллические решетки образуют соединения, в которых молекулы компонента располагаются на гранях. Металловеды называют подобные кристаллические сплавы плотными. В реальности плотность сплава может быть выше, чем у каждого из входящих в состав компонентов (алхимики средних веков искали варианты сплавов, при которых плотность будет соответствовать плотности золота).
Классификация металлов по температуре плавления
-
Легкоплавкие металлы
имеют температуру плавления до 600 градусов Цельсия. К ним относятся цинк, олово, висмут. -
Среднеплавкие металлы
плавятся при температуре от 600 до 1600 градусов Цельсия. Среди них выделяются алюминий, медь, олово, железо. -
Тугоплавкие металлы
имеют температуру плавления выше 1600 градусов Цельсия. К ним относятся вольфрам, титан, хром и другие. -
Ртуть — единственный металл, который при стандартных условиях находится в жидком состоянии. Температура плавления ртути составляет примерно -39 градусов по Цельсию.
Таблица температур плавления металлов и сплавов
| Металл | |
| Алюминий | 660,4 |
| Вольфрам | 3420 |
| Дюралюмин | |
| Железо | 1539 |
| Золото | 1063 |
| Иридий | 2447 |
| Калий | 63,6 |
| Кремний | 1415 |
| Латунь | |
| Легкоплавкий сплав | 60,5 |
| Магний | 650 |
| Медь | 1084,5 |
| Натрий | 97,8 |
| Никель | 1455 |
| Олово | 231,9 |
| Платина | 1769,3 |
| Ртуть | –38,9 |
| Свинец | 327,4 |
| Серебро | 961,9 |
| Сталь | 1300-1500 |
| Цинк | 419,5 |
| Чугун | 1100-1300 |
Плавление металла – это определенный термодинамический процесс, при котором кристаллическая решетка металла разрушается и он переходит из твердого фазового состояния в жидкое.
Плавление и кристаллизация в физике — формулы и определения с примерами
Температура кипения — это момент, когда расплавленный металл начинает превращаться в газ.
Удельная теплота плавления
Это количество теплоты идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц. Следовательно, внутренняя энергия расплава в точке больше внутренней энергии твёрдого тела в точке на величину .
Коэффициент пропорциональности не зависит от формы и размеров тела и является характеристикой вещества. Он называется удельной теплотой плавления вещества. Удельную теплоту плавления данного вещества можно найти в таблицах.
Удельная теплота плавления численно равна количеству теплоты, необходимому для превращения в жидкость одного килограмма данного кристаллического вещества, доведённого до температуры плавления.
Влияние давления
Пользователям наиболее привлекательны органические материалы: полиэтилен, полипропилен, воск, парафин и другие.
Таблица характеристик
Почему твердое тело становится жидким?
Рассмотрим процесс плавления на атомно-молекулярном уровне.
Рекомендации по розжигу древесины
Большие куски древесины сразу не загорятся. Необходимо разжигать огонь, начиная с небольших веток. Они дадут угли, которые обеспечат необходимую температуру для воспламенения дерева, загружаемого в печь уже более крупными порциями.
Средства для розжига, особенно в мангале, использовать не рекомендуется, так как они при сгорании выделяют вредные для человека вещества. Избыток средства для розжига в закрытой топке может привести к взрыву.
- Гелиоцентрированные кристаллические решетки, их еще называют объёмно-центрированными. В середине находится молекула одного вещества, а вокруг располагаются еще четыре молекулы другого. Принято называть подобные решетки рыхлыми, так как в них связь между молекулами металлов слабее.
- Гранецентрированные кристаллические решетки образуют соединения, в которых молекулы компонента располагаются на гранях. Металловеды называют подобные кристаллические сплавы плотными. В реальности плотность сплава может быть выше, чем у каждого из входящих в состав компонентов (алхимики средних веков искали варианты сплавов, при которых плотность будет соответствовать плотности золота).
Температура плавления неметаллов
На практике пользователям наиболее интересны органические материалы: полиэтилен, полипропилен, воск, парафин и другие. Температура плавления этих веществ представлена в таблице 5.
Практическое применение знаний о температуре плавления в промышленности
Температура плавления является ключевым параметром, который широко используется в различных отраслях промышленности. Знание этой характеристики позволяет оптимизировать процессы производства, хранения и переработки материалов. Рассмотрим несколько примеров практического применения температур плавления в различных сферах.
Металлургия: В металлургической промышленности температура плавления металлов и сплавов играет критическую роль в процессе литья. Зная температуру плавления, инженеры могут точно регулировать температурные режимы, что позволяет избежать дефектов в готовой продукции. Например, при производстве стали важно контролировать температуру плавления, чтобы обеспечить необходимую прочность и твердость конечного продукта.
Пищевая промышленность: В производстве продуктов питания температура плавления жиров и масел имеет большое значение. Например, в кондитерской промышленности необходимо точно знать температуру плавления шоколада, чтобы добиться нужной текстуры и вкусовых качеств. Правильный контроль температуры позволяет избежать кристаллизации и обеспечивает однородность продукта.
Химическая промышленность: В химической отрасли температура плавления веществ используется для определения их чистоты и идентификации. Например, в лабораторной практике температура плавления может служить индикатором наличия примесей в образце. Кроме того, знание температуры плавления позволяет оптимизировать процессы кристаллизации и экстракции, что существенно повышает эффективность производства.
Строительство: В строительной отрасли температура плавления материалов, таких как асфальт и битум, имеет значение для их применения в различных климатических условиях. Например, в регионах с высокими температурами необходимо использовать материалы с высокой температурой плавления, чтобы избежать их деформации и разрушения.
Энергетика: В энергетическом секторе температура плавления играет важную роль в производстве и переработке топлива. Например, при переработке нефти необходимо учитывать температуру плавления различных фракций, чтобы оптимизировать процессы дистилляции и крекинга. Это позволяет повысить выход ценных продуктов и снизить затраты на переработку.
Таким образом, знание температуры плавления является важным аспектом для многих отраслей промышленности. Оно позволяет не только оптимизировать производственные процессы, но и улучшать качество конечной продукции, что в свою очередь способствует повышению конкурентоспособности компаний на рынке.
Вопрос-ответ
Что такое температура плавления и почему она важна?
Температура плавления — это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое. Она важна, поскольку определяет, при каких условиях материал может быть использован в различных приложениях, например, в строительстве, производстве или кулинарии.
Как влияет атмосферное давление на температуру плавления?
При нормальном атмосферном давлении температура плавления большинства веществ остается постоянной. Однако, при изменении давления температура плавления может изменяться, что особенно важно для веществ с низкими температурами плавления, таких как газы или легкие металлы.
Как можно использовать график конденсации в практических приложениях?
График конденсации позволяет визуализировать, при каких условиях вещество будет конденсироваться из газа в жидкость. Это полезно в таких областях, как климатология, инженерия и химическая промышленность, где важно знать, при каких температурах и давлениях происходят фазовые переходы.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите таблицу температур плавления различных веществ, чтобы лучше понимать, при каких условиях они переходят из твердого состояния в жидкое. Это поможет вам в практических задачах, связанных с выбором материалов для различных проектов.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на график конденсации, который показывает, как температура влияет на переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Это знание может быть полезно в химических процессах и в промышленности.
СОВЕТ №3
При работе с веществами, имеющими низкие температуры плавления, всегда учитывайте влияние атмосферного давления. В некоторых случаях, изменение давления может существенно изменить температуру плавления, что важно для точных экспериментов и производственных процессов.
СОВЕТ №4
Не забывайте о безопасности при работе с веществами, которые имеют низкие температуры плавления. Используйте защитные средства и следуйте инструкциям по обращению с химическими веществами, чтобы избежать травм и несчастных случаев.
