Fusion в чем состоит, примеры и эксперимент
слияние это изменение состояния от твердого к жидкому для вещества в температурном интервале. Если вещество имеет высокую степень чистоты, запас соответствует определенной температуре: точке плавления. И когда есть определенная степень загрязнения, температура плавления представлена диапазоном (например, 120-122ºC).
Это один из самых распространенных физических процессов в природе. Твердые частицы поглощают тепло и повышают его температуру до тех пор, пока не начнут образовываться первые капли жидкости. Затем другие капли следуют за первой, и хотя все твердое вещество не расплавилось, его температура остается постоянной.
Почему? Потому что все тепло расходуется на производство большего количества жидкости, а не на нагревание последнего. Следовательно, твердое тело и жидкость имеют одинаковую температуру и сосуществуют в равновесии. Если подача тепла постоянна, баланс заканчивается движением к полному образованию жидкости.
По этой причине, когда ледяной сталактит начинает таять весной, когда изменение состояния началось, оно не закончится, пока не превратится в жидкую воду. На изображении выше видно, что даже кристаллы льда плавают внутри висящей капли.
Определение температуры плавления неизвестного вещества является отличным тестом для его идентификации (если оно не содержит много примесей)..
Это также показывает, насколько сильны взаимодействия между молекулами, которые составляют твердое тело; при его создании при более высоких температурах тем сильнее будут его межмолекулярные силы.
индекс
- 1 Из чего состоит слияние??
- 1.1 Расплавы твердых смесей и эмульсий
- 2 примера
- 2.1 На кухне
- 2.2 В украшениях
- 2.3 В природе
- 3 точки слияния наиболее распространенных веществ
- 4 Эксперимент по объяснению слияния для детей и подростков
- 4.1 Красочные ледяные купола
- 4.2 Тепловой шкаф
- 5 ссылок
Из чего состоит слияние??
Слияние состоит из изменения состояния от твердого к жидкому. Молекулы или атомы в жидкости обладают более высокой средней энергией, поскольку они движутся, вибрируют и вращаются с более высокими скоростями. Это приводит к увеличению межмолекулярного пространства и, следовательно, увеличению объема (хотя это не относится к воде).
Поскольку в твердом теле молекулы находятся в более компактном расположении, им не хватает свободы в их движении, и они имеют более низкую среднюю энергию. Для перехода твердое тело в жидкость молекулы или атомы твердого тела должны вибрировать на более высоких скоростях, поглощая тепло.
Когда они вибрируют, они разделяют набор молекул, которые собираются вместе, чтобы сформировать первую каплю. Итак, плавление - это не что иное, как плавление твердого тела, вызванное воздействием тепла. Чем выше температура, тем быстрее происходит слияние твердого вещества..
В частности, сплав может уступить место образованию туннелей и пор внутри твердого тела. Это можно продемонстрировать с помощью специального эксперимента для детей..
Расплавы твердых смесей и эмульсий
Мороженое
Слияние относится к плавлению вещества или смеси под воздействием тепла. Однако этот термин также использовался для обозначения плавления других веществ, которые строго не классифицируются как твердые вещества: эмульсии..
Идеальный пример - мороженое. Они представляют собой эмульсии замороженной воды (а в некоторых, кристаллизованной), с воздухом и жирами (молоко, сливки, какао, масло и т. Д.).
Мороженое тает или тает, потому что лед превышает температуру плавления, воздух начинает выходить, и жидкость в конечном итоге уносит оставшиеся компоненты.
Химия мороженого чрезвычайно сложна и представляет интерес и интерес при рассмотрении определения слияния.
Сладкий и соленый лед
Что касается других твердых смесей, нельзя говорить о температуре плавления для аналитических целей; то есть, это не является решающим критерием для идентификации одного или нескольких веществ. В смеси, когда компонент плавится, другие могут растворяться в жидкой фазе, которая по диагонали противоположна плавлению.
Например, твердая смесь лед-сахар-соль полностью растает, как только лед растает. Так как сахар и соль очень хорошо растворяются в воде, они растворяют их, но это не значит, что сахар и соль растаяли.
примеров
На кухне
Некоторые общие примеры фьюжн можно найти на кухне. Масла, конфеты, жевательная резинка и другие сладости тают, если они получают тепло от солнца напрямую или находятся в горячих местах. Некоторые сладости, такие как зефир, специально растаяли для лучшего вкуса.
Многие рецепты указывают, что один или несколько ингредиентов должны сначала расплавиться перед добавлением. Сыры, жиры и мед (очень вязкие) также входят в число этих ингредиентов..
В украшениях
Для украшения определенных помещений и предметов используются металлы, стекло и керамика с разным дизайном. Эти орнаменты можно увидеть на террасе здания, в кристаллах и мозаиках некоторых стен или в предметах для продажи внутри ювелирных изделий..
Все они состоят из материалов, которые плавятся при очень высоких температурах, поэтому они должны сначала плавиться или размягчаться, чтобы придать им желаемые формы.
Здесь вы работаете с раскаленным железом, как это делают кузнецы при изготовлении оружия, инструментов и других предметов. Также сплав позволяет получать сплавы при сварке двух или более металлов в разных массовых пропорциях..
Из расплавленного стекла можно создавать декоративные фигуры, такие как лошади, лебеди, мужчины и женщины, воспоминания о путешествиях и т. Д..
В природе
Основные примеры слияния в природе можно увидеть в таянии айсбергов; в лаве - смесь горных пород, расплавленная в результате сильной жары внутри вулканов; и в коре планеты, где преобладает присутствие жидких металлов, особенно железа.
Точки плавления наиболее распространенных веществ
Ниже приведен список распространенных веществ с соответствующими температурами плавления:
-Лед, 0ºC
-Парафин, 65,6 ° С
-Шоколад, 15.6-36.1ºC (обратите внимание, что это температурный диапазон, потому что есть шоколад, который плавится при более низких или более высоких температурах)
-Пальмитиновая кислота, 63 ° C
-Агар, 85ºC
-Фосфор, 44ºC
-Алюминий, 658ºC
-Кальций, 851ºC
-Золото, 1083ºC
-Медь, 1083ºC
-Железо, 1530ºC
-Меркурий, -39ºC (это жидкость при комнатной температуре)
-Метановый газ, -182ºC
-Этанол, -117ºC
-Графит углерода, 4073ºC
-Алмазный углерод, 4096ºC
Как можно видеть, металлы, как правило, из-за их металлических связей имеют самые высокие температуры плавления. Однако уголь преодолевает их, несмотря на наличие ковалентных связей, но с очень стабильным молекулярным расположением.
Малые и неполярные молекулы, такие как газообразный метан и этанол, не имеют достаточно сильных взаимодействий, чтобы оставаться в твердом состоянии при комнатной температуре.
В остальном, сила межмолекулярных взаимодействий внутри твердого тела может быть определена путем измерения его температуры плавления. Твердое вещество, выдерживающее палящие температуры, должно иметь очень стабильную структуру.
Как правило, аполярные ковалентные твердые вещества имеют более низкие температуры плавления, чем полярные, ионные и металлические ковалентные твердые вещества..
Эксперимент по объяснению слияния для детей и подростков
Разноцветные ледяные купола
Это, пожалуй, один из самых художественных и простых экспериментов, чтобы объяснить слияние детей. Вам нужно:
-Некоторые блюда, таким образом, что при замерзании воды в них образуют купола
-Большой поднос, чтобы обеспечить поверхность, где вы можете растопить лед, не причиняя вреда
-Соль (может быть самой дешевой на рынке)
-Растительные красители и капельница или ложка, чтобы добавить их
Как только ледяные купола получены и помещены на лоток, на их поверхность добавляется относительно небольшое количество соли. Единственный контакт соли со льдом, приведет к рекам воды, которые смочат лоток.
Это связано с тем, что лед обладает высоким сродством к соли, и происходит растворение, температура плавления которого ниже, чем у льда.
Затем несколько капель красителя добавляются в купола. Цвет проникает в туннели купола и все его поры, как первые последствия его таяния. В результате красочный карнавал в ловушке внутри льда.
Наконец, красители будут смешиваться в воде лотка, давая еще одно зрелище маленьким зрителям.
Тепловой шкаф
Внутри шкафа с контролируемой температурой ряд веществ может быть помещен в термостойкие контейнеры. Цель этого эксперимента - показать подросткам, что у каждого вещества есть своя точка плавления..
Какие вещества можно выбрать? Логично, что металлы или соли могут попасть в шкаф, так как они плавятся при температуре выше 500 ° C (шкаф будет плавиться).
Таким образом, перечень веществ может выбрать те, не превышающие 100 ° С, например, ртути (в предположении, что шкаф может быть охлаждена ниже -40 ° С), льдом шоколадом, пальмитиновой кислотой и парафином.
Подростки (и дети тоже) наблюдали, как ртуть превращалась в металлическую черную жидкость; а затем таяние белого льда, шоколадных батончиков, пальмитиновой кислоты и, наконец, парафиновой свечи.
Чтобы объяснить, почему парафин плавится при более высоких температурах, чем шоколад, необходимо проанализировать его структуру.
Если и парафин, и пальмитиновая кислота являются органическими соединениями, то первая должна состоять из более тяжелой молекулы или более полярной молекулы (или обеих одновременно). Предоставление объяснения таких наблюдений может быть оставлено в качестве домашней работы для студентов.
ссылки
- Van't Hul J. (24 июля 2012 г.). Научный эксперимент по таянию льда с соленой и жидкой акварелью. Получено с: artfulparent.com
- Тобин, Деклан. (2018). Интересные факты о Точка плавления для детей. Легкая Наука для Детей. Получено с: easyscienceforkids.com
- Сара. (11 июня 2015 г.) Простой научный эксперимент для детей: что тает на солнце? Скромное удовольствие для мальчиков и девочек. Получено с: frugalfun4boys.com
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning.
- h2g2. (3 октября 2017 г.) Точки плавления некоторых распространенных веществ. Получено с: h2g2.com
- Открытый университет. (3 августа 2006 г.) Точки плавления. Получено из: open.edu
- Люмен, химия для не-майоров. (Н.Д.). Точка плавления. Получено с: courses.lumenlearning.com
- Гиллеспи, Клэр. (13 апреля 2018 г.) Какие факторы влияют на температуру плавления? Sciencing. Получено от: sciencing.com