Тест по физике 8 класс Графики плавления

Тест по физике 8 класс Графики плавления

Платина относится к благородным металлам, с высокой плотностью. Узнать ее можно по беловато-серому оттенку и характерному блеску. Она не реагирует на кислоту, щелочи и другие элементы, что делает ее устойчивой к окислению и образованию коррозии. Ближайшими соседями платины в таблице Менделеева выступают иридий, осмий, палладий, родий и рутений.

Первооткрывателями платины стали испанские мореплаватели. Хотя ранее исследователями были найдены артефакты, датированные временами Древнего Египта.

Когда было обнаружено свойство драгметалла сплавляться с золотом, в Европе стали изготавливать поддельные монеты и ювелирные изделия. Желтый металл также является благородным и ценится достаточно высоко, но не так как платина.

В природе платина встречается в примесях к железу, марганцу, никелю и другим рудам. Может находиться в виде отдельной жила или россыпями вокруг рудника. Месторождений металла не так уж и много в мире. Основные из них находятся в ЮАР и России. Также встречаются залежи в Зимбабве, Канаде, США и Китае.

Используют драгметалл в химической и промышленной сферах, в автомобилестроении и космонавтике. В медицине из металла делают инструменты, детали для оборудования. Кроме этого, платиновые молекулы хорошо зарекомендовали себя в химиотерапии при лечении онкологических недугов.

Слитки платины

Нюансы переработки платинового сырья

От примесей металл очищается сначала механическим способом, затем с применением химических веществ. Последний позволяет улучшить качество сплава и повысить его свойства.

Платиновые слитки нагреваются в специальных емкостях. Туда же добавляется царская водка. Таким образом, отделяются и растворяются ненужные неблагородные металлы и осадок с содержанием других элементов, который не поддается растворению.

Осадки необходимо отфильтровать и обработать царской водкой. Такие вещества как осмий и иридий идут на промышленные нужды, поэтому их после обработки сплава извлекают из котлов.

Образовавшиеся в процессе обработки осмий, палладий и иридий необходимо преобразовать. Это необходимо для того чтобы хлористый аммоний, добавляемый в состав, не мог на них влиять, и они не выпали в осадок. Для этого раствор изменяется прогревом с серной и щавелевой кислотами.

После ввода хлор-аммония платина выпадет в осадок в виде золотистых гранул. Ее извлекают и очищают нашатырем. Готовый продукт просушивают и используют по назначению.

Промышленная плавка платины

Способы плавления

При плавке благородных металлов и сплавов необходимо создать такие условия, при которых минимизируются их потери.

Плавят платину и ее сплавы в тигельных индукционных печах из оксида кальция, магнезита или оксида циркония. Емкости для плавки изготовляют из огнеупорных материалов. Если нужно получить изделие без примесей кальция или магния, можно использовать тигли из оксидов тория или циркония.

В качестве сырья для плавления используют разную платину: губчатую, спрессованную и в брикетах. Можно использовать также скрап. Дополнительные компоненты вводят в расплавленную платину при температуре 1850-1900 градусов по Цельсию. Несмотря на слабое взаимодействие платины с печными газами, плавку нужно вести очень быстро, не допуская раскисления металла.

Плавление платины в домашних условиях

Температура плавления как обозначается

Плавление — это процесс превращения вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Наблюдения показывают, что если измельчённый лёд, имеющий, например, температуру 10 °С, оставить в тёплой комнате, то его температура будет повышаться. При 0 °С лёд начнет таять, а температура при этом не будет изменяться до тех пор, пока весь лёд не превратится в жидкость. После этого температура образовавшейся изо льда воды будет повышаться.

Это означает, что кристаллические тела, к которым относится и лед, плавятся при определённой температуре, которую называют температурой плавления. Важно, что во время процесса плавления температура кристаллического вещества и образовавшейся в процессе его плавления жидкости остаётся неизменной.

В описанном выше опыте лёд получал некоторое количество теплоты, его внутренняя энергия увеличивалась за счёт увеличения средней кинетической энергии движения молекул. Затем лёд плавился, его температура при этом не менялась, хотя лёд получал некоторое количество теплоты. Следовательно, его внутренняя энергия увеличивалась, но не за счёт кинетической, а за счёт потенциальной энергии взаимодействия молекул. Получаемая извне энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки. Подобным образом происходит плавление любого кристаллического тела.

Аморфные тела не имеют определённой температуры плавления. При повышении температуры они постепенно размягчаются, пока не превратятся в жидкость.

Кристаллизация

Кристаллизация — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое состояние. Охлаждаясь, жидкость будет отдавать некоторое количество теплоты окружающему воздуху. При этом будет уменьшаться её внутренняя энергия за счёт уменьшения средней кинетической энергии его молекул. При определённой температуре начнётся процесс кристаллизации, во время этого процесса температура вещества не будет изменяться, пока всё вещество не перейдет в твёрдое состояние. Этот переход сопровождается выделением определённого количества теплоты и соответственно уменьшением внутренней энергии вещества за счёт уменьшения потенциальной энергии взаимодействия его молекул.

Таким образом, переход вещества из жидкого состояния в твёрдое состояние происходит при определённой температуре, называемой температурой кристаллизации. Эта температура остаётся неизменной в течение всего процесса плавления. Она равна температуре плавления этого вещества.

На рисунке приведён график зависимости температуры твёрдого кристаллического вещества от времени в процессе его нагревания от комнатной температуры до температуры плавления, плавления, нагревания вещества в жидком состоянии, охлаждения жидкого вещества, кристаллизации и последующего охлаждения вещества в твёрдом состоянии.

Удельная теплота плавления

Различные кристаллические вещества имеют разное строение. Соответственно, для того, чтобы разрушить кристаллическую решётку твёрдого тела при температуре его плавления, необходимо ему сообщить разное количество теплоты.

Удельная теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг кристаллического вещества, чтобы превратить его в жидкость при температуре плавления. Опыт показывает, что удельная теплота плавления равна удельной теплоте кристаллизации.

Удельная теплота плавления обозначается буквой λ. Единица удельной теплоты плавления — [λ] = 1 Дж/кг.

Значения удельной теплоты плавления кристаллических веществ приведены в таблице. Удельная теплота плавления алюминия 3,9*10 5 Дж/кг. Это означает, что для плавления 1 кг алюминия при температуре плавления необходимо затратить количество теплоты 3,9*10 5 Дж. Этому же значению равно увеличение внутренней энергии 1 кг алюминия.

Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для плавления вещества массой m, взятого при температуре плавления, следует удельную теплоту плавления λ умножить на массу вещества: Q = λm .

Эта же формула используется при вычислении количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации жидкости.

Конспект урока «Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления».

Температура плавления

Платина, как отдельные элемент, имеет температуру плавления 1774 градуса. Но этот показатель может меняться в зависимости от содержания лигатур в сплаве. Например:

• сплав платины с иридием 850/900/950 пробы — 1800-1820/1780-1800/1780-1790 градусов;
• сплав платины с палладием 850/900/950 пробы — 1730-1750/1740-1755/1755-1765 градусов;
• сплав с кобальтом 950 пробы — 1765-1780 градусов;
• сплав платины с рутением 950 пробы — 1780-1795 градусов.

Температура плавления платины и другие ее физические характеристики позволяют использовать металл при производстве вискозного волокна. Из сплава изготавливают специальные высокопрочные формы, через которые продавливают пластичный материал.

Температуру плавления драгметалла необходимо учитывать при введении в его состав лигатурных компонентов в процессе формирования ювелирных материалов.

Формула удельной теплоты плавления

Удельная теплота плавления находится по формуле:

λ=Q/m,

где Q – это количество теплоты, необходимое для того, чтобы расплавить тело массой m.

Опять-таки из опытов известно, что при отвердевании вещества выделяют такое же количество тепла, которое требовалось затратить на их расплавление. Молекулы, теряя энергию, образуют кристаллы, будучи не в силах сопротивляться притяжению других молекул. И опять-таки, температура тела не будет понижаться вплоть до того момента, пока не отвердеет все тело, и пока не выделится вся энергия, которая была затрачена на его плавление. То есть удельная теплота плавления показывает, как сколько надо затратить энергии, чтобы расплавить тело массой m, так и сколько энергии выделится при отвердевании данного тела.

Для примера, удельная теплота плавления воды в твердом состоянии, то есть, удельная теплота плавления льда равна 3,4*105 Дж/кг. Эти данные позволяют рассчитать, сколько потребуется энергии, чтобы расплавить лед любой массы. Зная также удельную теплоемкость льда и воды, можно рассчитать, сколько точно потребуется энергии для конкретного процесса, например, расплавить лед массой 2 кг и температурой — 30˚С и довести получившуюся воду до кипения. Такие сведения для различных веществ очень нужны в промышленности для расчета реальных затрат энергии при производстве каких-либо товаров.

Плавление платины в домашних условиях

Если возникла такая ситуация, когда нужно переплавить платину в домашних условиях, предварительно нужно ознакомиться с данным процессом. Перед процедурой подготавливают необходимые инструменты и материалы. Плавить платину можно с помощью самодельных газовых горелок с использованием кислородных баллонов. Также используют для этих целей сварочный аппарат. В качестве емкости берут фарфоровый тигель.

Лабораторный фарфоровый тигель

Подготавливают шихту таким же образом, как и в промышленных условиях. Сам процесс плавки выполняется следующим образом.

1. Платиновый сплав помещается в тигель и нагревается газовой горелкой или другими самодельными приспособлениями до достижения необходимой температуры.
2. Вид отлитого металла зависит от созданной формы и личных предпочтений.
3. После плавления платина должна полностью остыть.
4. Готовое изделие вынимается из формы с помощью инструментов и с соблюдением необходимых мер осторожности.

Как видите, плавить платину самостоятельно можно, хотя конечный результат во многом зависит от умений мастера, качества материалов и знания технологии. Получить чистый продукт без примесей без специального оборудования практически невозможно, т.к. все способы плавки не идеальны. Если нужен чистый металл, лучше обратиться к специалистам.

При какой температуре плавится медь

Плавления происходит, когда из твердого состояния металл переходит в жидкое. Каждый элемент имеет собственную температуру плавления. Многое зависит от примесей в металле. Обычная температура плавления меди — 1083 ° C. Когда добавляется олово, температура снижается до 930- 1140 ° C. Температура плавления зависит здесь от содержания в сплаве олова. В сплаве купрума с цинком плавление происходит при 900- 1050 ° C .

При нагреве любого металла разрушается его кристаллическая решетка. По мере нагревания повышается температура плавления, но затем выравнивается по достижении определенного предела температуры. В этот момент и плавится металла. Полностью расплавляется, и температура повышается снова.

Когда металл охлаждается, температура снижается, в определенный момент остается на прежнем уровне, пока металл не затвердеет полностью. После полного затвердевания температура снижается опять. Это демонстрирует фазовая диаграмма, где отображен температурный процесс с начала плавления до затвердения. При нагревании разогретая медь при 2560 ° C начинает закипать. Кипение подобно кипению жидких веществ, когда выделяется газ и появляются пузырьки на поверхности. В момент кипения при максимально больших температурах начинается выделение углерода, образующегося при окислении.

При скольки градусах плавится латунь

Нагревание твердого тела приводит к увеличению кинетической энергии атомов и молекул, которые при нормальной температуре находятся четко в узлах кристаллической решетки, что и позволяет телу сохранять постоянные форму и размеры. При достижении некоторых критических значений скоростей атомы и молекулы начинают покидать свои места, происходит разрыв связей, тело начинает терять свою форму — становится жидким. Процесс плавление происходит не резким скачком, а постепенно, так, что некоторое время твердая и жидкая компоненты (фазы) находятся в равновесии. Плавление относится к эндотермическим процессам, то есть к таким которые происходят с поглощением теплоты. Противоположный процесс, когда жидкость затвердевает называется кристаллизацией.

Рис. 1. Переход твердого, кристаллического, состояния вещества в жидкую фазу.

Было обнаружено, что до окончания процесса плавления температура не изменяется, хотя тепло все время поступает. Никакого противоречия здесь нет, так как поступающая энергия в этот период времени уходит на разрыв кристаллических связей решетки. После разрушения всех связей приток тепла будет повышать кинетическую энергию молекул, а следовательно, температура начнет расти.

Рис. 2. График зависимости температуры тела от времени нагрева.

Как плавят латунь: температура плавления и другие характеристики, нюансы обработки металла

Для того чтобы начать работу с тем или иным материалом, для начала следует ознакомиться со всеми его свойствами. Это нужно для того, чтобы знать какое механическое воздействие можно оказывать на материал, а также в каких условиях и какими инструментами можно осуществлять его обработку.

Латунь — металл, так что очень часто её обработка проводится именно посредством плавления. Температура плавления латуни очень важная характеристика, которая должна быть известна, если требуется обработка посредством термического воздействия.

Сплав латуни

Латунь — металл компонентный. Это означает, что чаще всего латунь идёт в сплавах с другими металлами. Для латуни главным легирующим элементом обычно считается цинк. Но при необходимости он может быть дополнен другими элементами: марганец, железо, свинец или никель.

У латуни есть несколько сплавов, которые в разной мере популярны, но рассмотреть следует два самых востребованных и интересных в практическом плане: двойной и многокомпонентный, содержащий медь.

Для любого мастера, работающего с латунью, температура плавления этого сплава имеет определённый практический смысл. Осведомлённость в этой области сможет помочь в решении многих вероятных проблем.

Если знать температуру плавления латуни, то есть предел, при котором её можно расплавить, то появится возможность изготавливать различные конструктивные элементы, возможно и в домашних условиях.

Основные характеристики

На такой показатель, как температура плавления латуни в первую очередь влияет её состав. Температура в разных случаях может иметь различные показатели, которые колеблются в диапазоне от восьмисот восьмидесяти градусов по Цельсию до девятисот пятидесяти.

Конечно, возможно этот диапазон понизить. Если существует потребность в этом, то следует просто в состав сплава вводить больше цинка. Для обратного эффекта следует делать соответственно наоборот.

Обработка этого металла может осуществляться посредством сварки, но следует помнить, что в таком случае она может прокатываться.

Следует знать тот важный факт, что если не позаботиться о покрытии поверхности этого сплава дополнительной защитой, то впоследствии придётся столкнуться с почернением поверхности. Это связано с тем, что при контакте с воздухом она
немного окисляется, вследствие чего и происходит лёгкое почернение.
Поверхность латуни достаточно легко поддаётся полировке. Для того чтобы выбрать способ плавления для этого металла следует, для начала, учесть его состав.

Следует помнить, что на латунный сплав весьма негативно влияют такие элементы, как свинец или висмут. Это связано с тем, что эти элементы значительно снижают свойства материала к деформации в условиях, когда он находится в состоянии нагрева.

Латунь является цветным металлом, но в то же время она обладает множеством особых характеристик, что свойственны только этому материалу. Металл обладает некоторыми преимуществами, которые напрямую влияют на популярность материала:

1. Латунь имеет высокую устойчивость к процессам коррозии.
2. Материал обладает довольно высокой степенью текучести, что является очень важным фактором при его плавлении.
3. Можно отметить и высокие антифрикционные свойства этого металла, а также довольно низкую склонность к ликвации.

В принципе, можно отметить ещё много разных достоинств, которые приписываются латуни, но они не общие, а узконаправленные. Это означает, что в зависимости от марки, материал используется в различных промышленных сферах.

Латунь используется в таких важных областях, как автомобилестроение и машиностроение. Также из этого компонентного металла создают большое количество разнообразных изделий различного назначения.

Для того чтобы можно было осуществлять работу с таким материалом, нужно для начала знать все его физические свойства, что впоследствии окажет непосредственную помощь в обработке латуни в домашних условиях.

Технические особенности латуни

• Температура плавления латуни — 880–950 градусов по Цельсию.
• Удельная теплоёмкость этого металла — 0,377 кДж*кг — 1*К-1 при термическом воздействии в 20 градусов по Цельсию.
• Плотность материала — 8300–8700 кг/метр кубический.
• Удельное электрическое сопротивление (0,07–0,08)*6—10 Ом*м.

Что следует учитывать при работе с латунью

Домашний мастер в бытовой обстановке использует довольно много изделий, изготовленных именно на основе латуни.

Очень много инструментов изготавливаются именно с использованием латуни, её очень часто можно встретить в различных сплавах, основой которых может быть медь или бронза.

Если быть осведомлённым насчёт того, какая температура плавления приемлема для латуни и её сплавов, впоследствии возможно использовать эти знания при починке или изготовлении различных изделий, которые могут быть использованы в хозяйстве.

Процедура плавления такого универсального компонента не лишена различных тонкостей и нюансов, о которых следует знать и помнить, чтобы избежать различных трудностей при обработке, а также отрицательных последствий в результате ошибочных действий.

Следует помнить, что при всех существующих тонкостях при плавлении латуни, отдельные нюансы следует учитывать при плавлении сплавов из бронзы и меди.

Дело в том, что эти сплавы имеет несколько другие параметры плавления, которые отличаются от характеристик латуни, поэтому прежде, чем начать работу с такими латунными сплавами, нужно для начала подробно узнать все их свойства. Это позволит не допустить досадных ошибок при их обработке, а также провести работу максимально эффективно и плодотворно.

Для того чтобы произвести плавку металла в домашних условиях, следует обладать определёнными знаниями и навыками, а также и специальными инструментами, которые смогут помочь в работе и произвести необходимые действия, предполагающие плавку латуни.

К тому же опытные мастера рекомендуют перед процедурой плавки латуни в домашних условиях запастись терпением, так как процедуру эту быстрой никак назвать не получится.

Для работы необходимо запастись следующими элементами:

• техническое серебро;
• газовая горелка ручного типа;
• специальная графитовая горелка;
• медный сплав.

Нужно перед работой приобрести буру, причём в достаточном количестве. К тому же для того чтобы обеспечить максимальные безопасные условия для окружающего пространства во время плавления металла, следует использовать асбестовый лист.

Процесс плавки латуни является довольно трудоёмким и потребует определённых затрат как времени, так и приложенных сил.

Опять же следует учесть особенности плавления сплавов, содержащих бронзу и медь, так как они имеют немного другие характеристики и свойства, что означает при плавке придётся
применять другую температуру термического воздействия.
К процессу плавки латуни следует переходить уже только в том случае, когда рабочее место подготовлено должным образом, а все рабочие инструменты находятся на своём месте и готовы к работе.

Порядок проведения работ

Для начала следует подготовить муфельную печь. В ней и будет осуществляться вся основная работа.

Перед тем как начать непосредственно саму плавку, следует проверить работу имеющихся горелок, которые будут использованы в процессе. Кроме того, под рукой следует иметь специальный сосуд, сделанный из огнеупорного материала. Таким материалом является тигель, так что можно будет применить именно его.

Приобретённый ранее асбестовый лист, следует уложить на поверхность основания. Очень важным фактором является поддержание хорошей вентиляции в помещении, в котором будет проводиться вся работа.

Перед началом плавки, латунь следует измельчить, то есть создать измельчённую массу. Следует помнить, что чем меньше будут получившиеся куски металла, тем легче она будет впоследствии плавиться.

Затем тигель с измельчённой латунной массой помещается в муфельную печь, после чего пользователь выставляет необходимое температурное значение, используя специальный регулятор температур. После включения печи, можно будет наблюдать за всем процессом плавления через специальное маленькое окошко, которое имеется у таких печей.

После того как металл полностью расплавится, пользователю требуется лишь аккуратно открыть дверцы муфельной печи и достать оттуда тигель с расплавленной латуни.

Конечно, делать это нужно, используя специальные щипцы, для того, чтобы обезопасить себя от возможных ожогов. У расплавленной латуни, кстати, есть интересное свойство, которое заключается в том, что на поверхности образуется тонкая плёночка, которую впоследствии надо будет убрать. Такую процедуру можно будет проделать, если использовать обычную стальную проволоку.

После снятия образовавшейся плёнки с поверхности расплавленной латуни, следует просто залить металл в требуемую форму, которую пользователь должен предварительно подготовить на своём рабочем месте.

Плавление с помощи горелки

Кстати, бывают случаи, когда пользователь, к сожалению, не может использовать специальное оборудование, предназначенное для плавления. В этом случае, не стоит отчаиваться, так как плавка латуни может быть осуществлена при помощи газовых горелок.

При этом горелка должна быть установлена в вертикальном положении и очень хорошо закреплена. Затем на подставку устанавливает сосуд с металлом и производится плавка.

Следует опять же помнить, что если латунь содержит в своей основе медь, то температура будет непременно увеличиваться, что означает, что металл будет плавиться дольше.

• Николай Иванович Матвеев
• Распечатать

Определение удельной теплоты плавления

Удельной теплотой плавления (обозначение — греческая буква “лямбда” – λ ), называется физическая величина равная количеству тепла (в джоулях), которое необходимо передать твердому телу массой 1 кг, чтобы полностью перевести его в жидкую фазу. Формула удельной теплоты плавления выглядит так:

m — масса плавящегося вещества;

Q — количество тепла, переданное веществу при плавлении.

Значения для разных веществ определяют экспериментально.

Зная λ, можно вычислить количество тепла, которое необходимо сообщить телу массой m для его полного расплавления:

Характеристики латуни

Изготовление изделий из этого сплава достигается преимущественно посредством литья. Поэтому очень важно знать, при какой температуре плавится латунь. Это сильно зависит от её химического состава, а конкретнее — от содержания в ней цинка, ведь чем больше этого металла, тем меньше требуется тепла для его расплавления. Если в латуни содержится значительное количество примесей висмута или свинца, это очень негативно влияет на её растекаемость, усложняя обработку изделий. Поэтому температура её плавления колеблется в пределах 880−950 градусов Цельсия.

Очень важно при изготовлении изделий из латуни покрывать их защитным слоем. Для этого можно использовать обычный лак. Несмотря на свою стойкость к коррозии, она очень подвержена процессам окисления на открытом воздухе. Многие незащищённые детали или предметы интерьера необходимо регулярно чистить, чтобы они не потемнели. Но сделать это легко, ведь латунь очень хорошо полируется.

Технические показатели сплава

Кроме температуры плавления, у латуни есть ещё несколько важных характеристик, благодаря которым она находит такое широкое применение в различных областях. Вот некоторые из них:

Температура плавления разных металлов в таблице

Удельная теплота плавления – количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, нагретому до температуры плавления, чтобы перевести его из твёрдого состояния в жидкое. Такая же величина выделяется и при кристаллизации 1 кг вещества.

Обозначается удельная теплота плавления (греческая буква, читается как «лямбда» или «ламбда»). Единицы измерения: . В данном случае в размерности отсутствует температура, так как при плавлении (кристаллизации) температура не меняется.

Удельная теплота плавления количество теплоты которое необходимо сообщить 1 кг вещества

Большинство свечей делают из парафина, высокомолекулярного химического соединения, состоящего из атомов углерода и водорода и имеющего следующую формулу C_nH_2n+2. Простейший парафин (n = 1) это газ метан СН₄ . При увеличении n длина молекулы увеличивается, и парафины становятся сначала жидкостями (октан, C₈H₁₈), а потом, начиная с n = 20, и твёрдыми телами. Из справочников можно узнать, что твердые парафины являются кристаллическими телами.

Кристаллические тела, к которым относится парафин , имеют постоянную температуру плавления. Удельная теплота плавления парафина справочники указывают для λ_пар величину от 200 до 220 кДж_*кг -1 ,

Относительно большие значения удельной теплоты плавления и удельной теплоёмкости парафина (2,2 – 2,9 кДж_*кг -1 _* гр -1 ) делают его очень ценным строительным материалом, так как он может хорошо сохранять тепло. Парафин добавляют в сухую штукатурку, и днём он слегка расплавляется, а ночью отвердевает, возвращая тепло.

Опыты показали, что при горении мелких гранул парафина в струе кислорода его удельная теплота горения может увеличиваться в несколько раз. Однако основным преимуществом парафина перед существующими видами топлива является его безопасность и безвредность для окружающей среды, ведь при горении образуется только углекислый газ и вода.

Эти свойства парафина используются также, например, для термостабилизации электроники космических кораблей. При затвердевании объём парафина существенно уменьшается. Это характеристика парафина применяется в конструкции различных промышленных, бытовых и автомобильных термостатах.

Парафин планируется использовать в качестве топлива будущих космических кораблей в качестве компонента так называемого гибридного двигателя, у которого окислитель находится в газообразном виде, а топливо – в твёрдом.

Температура плавления и удельная теплота плавления некоторых веществ.

Домашнее задание: заполнить таблицу в тетради, Ответить на теоритические вопросы, решить задачи.

Кристаллические тела.

Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое при температуре плавления называют плавлением. Обратный процесс — называют отвердиванием или кристаллизацией.

l — удельная теплота плавления.

Кристаллы — это твёрдые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые, упорядоченные положения в пространстве.

Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла называют анизотропией. Пример, слюда.

Твёрдое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим (металлы, сахар). Одиночные кристаллы называют монокристаллами.

К свойствам твердых тел относятся: упругость, пластичность, хрупкость.

Аморфные тела.

Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твёрдыми телами и жидкостями. У аморфных тел нет строгого порядка в расположении атомов, только ближайшие атомы в определённом порядке. Строгой повторяемости по всем направлениям, характерной для кристаллов нет (стекло, смола, канифоль, сахарный леденец). Аморфные тела при низких температурах по свойствам напоминают твёрдые тела. По мере повышения температуры постепенно размягчаются и их свойства всё более приближаются к свойствам жидкостей. Определенной температуры плавления у аморфных тел нет.

Виды деформации твердых тел.

Деформацией называется изменение формы или объема тела.

Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими(пружины, стальные шарики, резиновый шнур).

Деформации, которые не исчезают после прекращения внешних сил, называются пластическими (глина, воск, свинец).

Упругие деформации делятся на:

а) Деформация растяжения (сжатия). Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами. Деформацию растяжения испытывают тросы, канаты, цепи в подъемных устройствах, стяжки между вагонами. Деформацию растяжения (сжатия) характеризуют абсолютным и относительным удлинением D ℓ = ℓ-ℓ, где

D ℓ — абсолютное удлинение, м;

ℓ — начальная длина, м;

— относительное удлинение.

b) Деформация сдвига. Деформацию, при которой происходит смещение слоев тела относительно друг друга, называют деформацией сдвига. Деформациям сдвига подвергнуты все балки в местах опор, заклепки, болты скрепляющие детали. Сдвиг на большие углы может привести к разрушению – срезу. Срез происходит при работе ножниц, долота, зубьев пилы.

с) Изгиб и кручение. Изгиб – более сложный вид деформации, который испытывают например, нагруженная балка. Кручение происходит при завертывании болтов, вращении валов машин, сверл.

Механические свойства твердых тел.

Механическим напряжением называют отношение модуля силы упругости к площади поперечного сечения:

При малых деформациях напряжение прямо пропорционально относительному удлинению: s = Е* e., где Е – модуль упругости или модуль Юнга. Модуль Юнга характеризует сопротивляемость материала упругой деформации растяжения или сжатия. Чем больше модуль Юнга, тем меньше деформируется тело.

Закон Гука запишем в другом виде:

если обозначить где, k — жесткость тела.

Максимальное напряжение s _пред при котором еще выполняется закон Гука называют пределом пропорциональности.

Максимальное напряжение s _уп при котором еще не возникают заметные остаточные деформации, называют пределом упругости.

Предел упругости превышает предел пропорциональности лишь на сотые доли процента.

Предел прочности.

При постройке машин и сооружений всегда создают запас прочности. Запасом прочности называется величина , показывающая, во сколько раз разрушающая нагрузка в самом напряженном месте конструкции, больше чем фактическая максимальная нагрузка. Разрыв материала происходит после того, как напряжение достигает максимального значения, называемого пределом прочности (исследуемый образец растягивается без увеличения внешней нагрузки вплоть до разрушения).

Диаграмма разрушения полученная экспериментально, дает достаточно полную информацию о механических свойствах материала и позволяет оценить его прочность.

Заполните таблицу:

Решите задачи:

1. Чугунный цилиндр массой 100 г, нагретый до температуры 100 0 С, поставлен на лед, имеющий температуру 0 0 С, какое количество льда расплавится под цилиндром, когда он остынет до 0 0 С?

2. Под действием какой силы, направленной вдоль оси стержня, в нем возникает напряжение 150 Мпа. Диаметр стержня равен 0,4 см.

3. Какой запас прочности имеет стальной стержень с площадью поперечного сечения 3 см 2 , к которому подвешен груз массой 7,5 т, если разрушающее напряжение для данной марки стали равно 600 МПа?

4. Какое количество теплоты нужно, чтобы обратить в пар лед массой 5 кг, взятый при температуре -15 0 С?

5. Каким должен быть диаметр стержня крюка подъемного крана, чтобы при равномерном подъеме груза, вес которого 25 кН, напряжение в стержне не превышало 60 МПа?

6. Каково механическое напряжение у основания кирпичной стены высотой 20 м? Одинаковой ли должна быть прочность кирпичной кладки в основании стены и в ее верхней части?

7. С какой высоты должен падать свинцовый шарик, чтобы при ударе о землю он расплавился? Начальная температура шарика 27 0 С, а на нагревание расходуется 60% энергии шарика.

8. С какой скоростью должна вылететь из ружья свинцовая дробинка при выстреле, сделанном вертикально вниз с высоты 100 м, чтобы при ударе о неупругое тело она полностью рапсплавилась? Начальная температура дробинки 500 К. Считать, что на нагревание и плавление пули пошла половина ее механической энергии, т.е. что КПД удара 50% (ответ: 382 м/с).

9. Какой максимальный груз можно поднимать на канате, состоящем из двухсот стальных проволок диаметром 1 мм, при запасе прочности, равном 5? При равномерном подъеме? При подъеме с ускорением 0,5 м/с 2 ? Предел прочности стали принять равным 0,5 Гпа.

Температура плавления и удельная теплота плавления некоторых веществ.

Домашнее задание

1. Какое количество теплоты необходимо, чтобы 2 кг льда взятого при температуре -20 0 С довести до температуры плавления, расплавить, а воду нагреть до кипения?

2. С высоты Н свободно падает кусок металла с удельной теплоемкостью с. На сколько поднялась его температура при ударе о землю, если считать, что 10% его механической энергии при ударе превращается в теплоту (КПД 10%).

3. В углубление, сделанное в куске льда, взятого при температуре t = 0 0 С, влит расплавленный свинец при температуре t₁ = 400 0 С. Сколько свинца было влито (m₁ — ?), если он остыл до 0 0 С и при этом растопил m₂ = 270 г льда? Удельная теплота кристаллизации (плавления) льда λ = 2,5·10 4 Дж/кг, удельная теплоемкость жидкого и твердого свинца с = 130 Дж/(кг К), температура плавления и кристаллизации свинца t = 327 0 С, удельная теплота плавления льда λ₂ = 3,3·10 5 Дж/кг (ответ: 1,2 кг).

Теоретические вопросы:

1. Что общего и в чем отличие между аморфным телом и кристаллом?

2. Анизотропия, изотропия.

4. Плавление и кристаллизация.

5. Физический смысл удельной теплоты плавления.

6. Как изменяются объем и плотность вещества при плавлении?

7. Особенности отвердевания воды.

8. Зависимость температуры плавления от давления.

9. Виды кристаллических структур и их свойства.

10. Виды деформации твердых тел.

11. Механические свойства твердых тел

13. Предел упругости и предел прочности

1. Кабардин О.Ф. Физика. Справочные материалы. § 29, 30.

2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Физика. § гл. 12.

3. Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б. Физика – 10. § 18, 19.

ллизация и деформация твердых тел.

Дата добавления: 2021-04-15 ; просмотров: 17 ; Мы поможем в написании вашей работы!