NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Thay đổi pha tiêu thụ năng lượng
- Một trạng thái cân bằng tồn tại ở điểm nóng chảy
- Thêm nhiệt hoặc áp lực
Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh một mảnh băng tăng lên, nhiệt độ của băng cũng sẽ tăng theo. Tuy nhiên, sự gia tăng nhiệt độ ổn định này dừng lại ngay khi băng đạt đến điểm nóng chảy. Tại thời điểm này, băng trải qua một sự thay đổi trạng thái và biến thành nước lỏng, và nhiệt độ của nó sẽ không thay đổi cho đến khi tất cả nó tan chảy. Bạn có thể kiểm tra điều này với một thí nghiệm đơn giản. Để lại một cốc đá trong một chiếc xe hơi nóng và theo dõi nhiệt độ bằng nhiệt kế. Bạn sẽ thấy rằng nước đóng băng vẫn ở mức băng giá 32 độ F (0 độ C) cho đến khi tất cả nước tan chảy. Khi điều đó xảy ra, bạn sẽ nhận thấy nhiệt độ tăng nhanh khi nước tiếp tục hấp thụ nhiệt từ bên trong xe.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Khi bạn làm nóng băng, nhiệt độ của nó tăng lên, nhưng ngay khi băng bắt đầu tan chảy, nhiệt độ không đổi cho đến khi tất cả băng tan. Điều này xảy ra bởi vì tất cả năng lượng nhiệt đi vào phá vỡ liên kết của cấu trúc mạng tinh thể ices.
Thay đổi pha tiêu thụ năng lượng
Khi bạn làm nóng băng, các phân tử riêng lẻ thu được động năng, nhưng cho đến khi nhiệt độ đạt đến điểm nóng chảy, chúng không có năng lượng để phá vỡ các liên kết giữ chúng trong cấu trúc tinh thể. Chúng rung nhanh hơn trong giới hạn của chúng khi bạn thêm nhiệt và nhiệt độ của băng tăng lên. Tại một điểm quan trọng - điểm nóng chảy - họ thu được đủ năng lượng để thoát ra. Khi điều đó xảy ra, tất cả năng lượng nhiệt được thêm vào băng được H hấp thụ2Phân tử O thay đổi pha. Không còn gì để tăng động năng của các phân tử ở trạng thái lỏng cho đến khi tất cả các liên kết giữ các phân tử trong cấu trúc tinh thể đã bị phá vỡ. Do đó, nhiệt độ không đổi cho đến khi tất cả băng đã tan chảy.
Điều tương tự xảy ra khi bạn đun nóng nước đến điểm sôi. Nước sẽ nóng cho đến khi nhiệt độ đạt tới 212 F (100 C), nhưng nó sẽ không nóng hơn cho đến khi tất cả chuyển sang hơi nước. Miễn là nước lỏng vẫn còn trong chảo sôi, nhiệt độ của nước là 212 F, bất kể ngọn lửa bên dưới nó nóng đến mức nào.
Một trạng thái cân bằng tồn tại ở điểm nóng chảy
Bạn có thể tự hỏi tại sao nước đã tan chảy sẽ không nóng hơn miễn là có đá trong đó. Trước hết, tuyên bố đó không hoàn toàn chính xác. Nếu bạn làm nóng một cái chảo lớn chứa đầy nước có một khối băng, nước ở xa băng sẽ bắt đầu nóng lên, nhưng trong môi trường ngay lập tức của khối băng, nhiệt độ sẽ không đổi. Một cách để hiểu tại sao điều này xảy ra là nhận ra rằng, trong khi một số băng đang tan chảy, một số nước xung quanh băng đang đóng băng lại. Điều này tạo ra trạng thái cân bằng giúp duy trì nhiệt độ không đổi. Càng nhiều băng tan, tốc độ tan chảy càng tăng, nhưng nhiệt độ không tăng cho đến khi hết băng.
Thêm nhiệt hoặc áp lực
Có thể tạo ra sự tăng nhiệt độ tuyến tính nhiều hơn hoặc ít hơn nếu bạn thêm đủ nhiệt. Ví dụ, đặt một tảng băng trên lửa trại và ghi lại nhiệt độ. Bạn có thể sẽ không nhận thấy nhiều độ trễ tại điểm nóng chảy vì lượng nhiệt ảnh hưởng đến tốc độ tan chảy. Nếu bạn thêm đủ nhiệt, băng có thể tan chảy ít nhiều một cách tự nhiên.
Nếu bạn đang đun sôi nước, bạn có thể tăng nhiệt độ của chất lỏng vẫn còn trong chảo bằng cách thêm áp lực. Một cách để làm điều này là nhốt hơi nước trong một không gian kín. Bằng cách đó, bạn làm cho các phân tử khó thay đổi pha hơn và chúng sẽ ở trạng thái lỏng trong khi nhiệt độ nước tăng qua điểm sôi. Đây là ý tưởng đằng sau nồi áp suất.