Если вспомнить график плавления любого материала, способного плавиться, где приведена зависимость температуры системы от времени, то он будет выглядеть следующим образом: нагревание того, что мы плавим до температуры плавления (линия в верх), плавление при постоянной температуре (горизонтальный участок), нагревание того, что удалось расплавить (опять линия в верх).
Аналогичным образом выглядит и график кристаллизации вещества. Только всё происходить в обратном порядке и температуры идут вниз, а не в верх.
Процесс нагревания или охлаждения понятен. И ясно из-за чего прямая линия или "растёт", или "убывает". Тело получает внешнюю энергию и нагревается в течение некоторого времени. Вопросов тут нет. Но стоит добраться до горизонтального участка и сразу становится не ясным, почему температура стала вдруг постоянной.
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать, что такое плавление с физической точки зрения. Кстати, с кристаллизацией будет подобная история, только в обратную сторону, поэтому сосредоточимся на плавлении.
Любое тело из чего-то состоит. С точки зрения материаловедение, тела состоят из частиц разного рода и типа, объединенных в единые тела. Эти частицы удерживаются рядом друг с другом силами взаимного притяжения. В широком смысле плавление - это разрушение структуры.
Логично предположить, что для разрушения структуры нужна энергия. Поскольку процесс у нас термодинамический, то энергия подводится одним единственным образом - в виде температуры. Пока тело только нагревается до температуры плавления, частички сохраняют своё местоположение и лишь превращают подводимое тепло в тепловое движение, но после некоторой критической точки (точка плавления) происходят отрывы этих частиц и разрушение структуры. Пока все они на своих местах, подводимая энергия тупо нагревает тело, как газ сковородку.
Но стоит структуре поплыть, и вся передаваемая энергия будет уже переходить не в увеличение интенсивности движения частиц у одной точки, а в их отрыв от точек позиционирования, перемещение и разрушение оставшихся связей. Кстати, теплофизику удобно изучать по моделям двигателей внутреннего сгорания. Модель можно купить здесь.
Именно поэтому, тело перестанет нагреваться и полученную энергию пустит не в свой нагрев, а в уничтожение связей и структур. В какой-то момент структура будет разрушена, а полученная жижа начнет нагреваться вновь пока не выкипит в итоге.
Именно поэтому, на графике мы увидим отрезок прямой на участке плавления.
Мы можем помочь телу плавиться и подтвердить, что энергия действительно уходит на разрушение связей. Ведь если измельчить расплавляемое тело механически и расплавить полученные осколки, то тепловой энергии потребуется меньше. Это значит,что мы помогли механически и затратили на это энергию, которая уже не потребуется от системы.
Ну а с кристаллизацией такая же песня, только в обратном порядке. Пока частички будут образовывать новые связи, энергия будет расходоваться на это и температура тела не будет уменьшаться.
Собственно, в большинстве случаев температура плавления и кристаллизации равны. Но есть ряд сложных случаев, когда они различаются, правда это уже совсем другая история.
Не понимаете физику? Школа инженерных знаний Юрия Трифонова
------------
Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы Дзена!
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----