Что такое температура плавления и кипения?
При нагревании твёрдое вещество при определённой температуре становится жидким. Эта температура называется температурой плавления. Если нагревать жидкость дальше, при определённой температуре она закипает и становится газом. Эта температура называется температурой кипения. Значения для четырёх веществ в симуляторе:
| Вещество | Температура плавления | Температура кипения | Интервал жидкой фазы |
|---|---|---|---|
| Неон | 24 К (−249 °C) | 27 К (−246 °C) | 3 К |
| Аргон | 84 К (−189 °C) | 87 К (−186 °C) | 3 К |
| Кислород | 54 К (−219 °C) | 90 К (−183 °C) | 36 К |
| Вода | 273 К (0 °C) | 373 К (100 °C) | 100 К |
Чтобы перевести кельвины в °C, вычти 273: 373 − 273 = 100 °C. Значения в таблице даны для давления 1 атм и округлены до целых.
Почему у каждого вещества свои температуры?
При плавлении и кипении частицы вещества удаляются друг от друга. Для этого нужна энергия, чтобы преодолеть притяжение между частицами. Чем сильнее притяжение, тем выше температуры плавления и кипения.
- Атомы неона и аргона притягиваются очень слабо. Поэтому они становятся жидкими только при очень низкой температуре.
- Атом аргона больше атома неона, поэтому притяжение сильнее и температуры выше.
- Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу за счёт водородных связей. Поэтому при комнатной температуре вода жидкая.
Нагрей вещество и посмотри, как меняется состояние
Нагревай и охлаждай четыре вещества и находи температуры плавления и кипения по термометру. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Выбери вещество справа: Неон, Аргон, Кислород, Вода.
- Двигай нижний ползунок в сторону Нагреть 🔥, чтобы нагревать, и в сторону ❄ Охладить, чтобы охлаждать.
- По термометру слева прочитай температуру в кельвинах, а под ним — состояние вещества.
- Кнопки ❄ Твёрдое, 💧 Жидкое и ☁ Газ сразу переводят ползунок в это состояние.
- Смотри на частицы в сосуде в центре: в твёрдом состоянии они дрожат на месте, в жидком скользят по дну, в газообразном заполняют сосуд и быстро движутся.
Задания для симулятора
- Выбери Вода и медленно двигай ползунок. При какой температуре меняется состояние? Ответ: при 273 К твёрдое вещество становится жидким, при 373 К жидкость становится газом.
- Сравни интервалы жидкой фазы неона и воды. Ответ: у неона 24–27 К, то есть 3 К, у воды 273–373 К, то есть 100 К.
- Найди, в каком состоянии аргон и кислород при 88 К. Ответ: аргон — газ, кислород — жидкость. При одной и той же температуре два вещества находятся в разных состояниях.
Что симулятор не показывает при плавлении и кипении
Пока чистое вещество плавится или кипит, подведённое тепло расходуется на удаление частиц друг от друга, и температура остаётся постоянной. В симуляторе температура сразу следует за ползунком, поэтому этой остановки не видно.
Температура кипения зависит от давления. Влияние давления посмотри в инструкции о фазовой диаграмме.
Разницу в температурах кипения используют в промышленности. Воздух сжижают и подвергают фракционной перегонке, чтобы выделить аргон и кислород.
