Плавление и отвердевание тел. Удельная теплота плавления. Удельная теплота сгорания топлива. Уравнение теплового баланса для простейших тепловых процессов.

Твердыми в физике считают тела, имеющие дальний порядок распределения молекул (кристаллическую решетку) и определенную температуру плавления.

Плавление – процесс перехода вещества из твердого (кристаллического) состояния в жидкое, происходящий при постоянной температуре (при неизменном давлении) – температуре плавления, сопровождающийся поглощением энергии.

При нагревании твердого тела, с приближением к температуре плавления, силы притяжения между молекулами кристалла уменьшаются настолько, что начинает разрушаться кристаллическая решетка – происходит переход вещества в жидкое состояние. После достижения температуры плавления вся подведенная к телу энергия идет на увеличение потенциальной энергии молекул и преодоление связей между ними, а кинетическая энергия молекул и температура тела остаются неизменной.

Удельная теплота плавления l – скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для превращения 1 кг кристаллического вещества при температуре плавления в жидкость при той же температуре. ; в системе SI: .

Удельная теплота сгорания топлива q – скалярная физическая величина, численно равная количеству теплоты, выделившемуся при полном сгорании 1 кг топлива. ; в системе SI: .

Уравнение теплового баланса: - при отсутствии потерь;

– при наличии потерь.

5. Поверхностное натяжение жидкостей. Сила поверхностного натяжения.

Поверхность - это граница между двумя контактирующими средами. Поверхность жидкости - это граница между жидкостью и газом (насыщенным паром вещества жидкости).

Молекулы, находящиеся в поверх­ностном слое жидкости, имеют меньшее число соседей, нежели молекулы, находящиеся в объеме. Поэтому они испытывают действие не скомпенсированных, направленных вовнутрь сил притяжения со стороны остальной части жидкости. Это является причиной того, что поверхностный слой оказывает на всю жидкость большое внутреннее давление.

Для изотермического перехода молекулы из объема на поверхность последняя должна выполнить работу против сил внутреннего давления. Поэтому потенциальная энергия молекулы в поверхностном слое больше, чем в объеме. Требование минимума потенциальной энергии в условиях равновесия достигается минимизацией поверхности.

Для изотермического увеличения поверхности на малую величину ΔS надо выполнить работу А. Эта работа пропорциональна ΔS: .

Коэффициент поверхностного натяжения (σ) – скалярная физическая величина, являющаяся основной термодинамической характеристикой поверхности; численно равна минимальной работе, которую необходимо выполнить, чтобы образовать 1 м² новой поверхности:

, в системе SI: .

Если поверхность жидкости ограничена периметром смачивания, то ,

где l – длина периметра смачивания, F – сила поверхностного натяжения, действующая на длине периметра смачивания.

Давление насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости превышает давление пара над плоской поверхностью на величину ,

где р – дополнительное (Лапласово) давление, σ – коэффициент поверх­ностного натяжения, R – радиус сфери­ческой поверхности. Для сферической поверхности р>0, если мениск выпуклый, р<0,если мениск вогнутый.