§17. Удельная теплота плавления
Для того чтобы твёрдое тело перешло в жидкое состояние, недостаточно просто нагреть его до температуры плавления. После достижения этой температуры веществу требуется дополнительная энергия, которая расходуется на разрушение межмолекулярных связей и разрушение кристаллической решётки.
Объём теплоты, который нужен для плавления, определяется массой вещества и его природой: чем больше масса и прочнее связи между молекулами, тем больше энергии потребуется.
Чтобы сравнивать различные материалы, вводят величину удельной теплоты плавления (λ). Она показывает, какое количество энергии необходимо для того, чтобы расплавить 1 килограмм вещества при его температуре плавления. Формулы, которые используются:
λ = Q / m или Q = λ · m,
где Q — переданная теплота, m — масса вещества.
Единица измерения — джоуль на килограмм (Дж/кг).
Каждое вещество имеет своё значение λ. Например, для льда:
λ = 3,4·10⁵ Дж/кг,
что означает: для плавления 1 кг льда при температуре 0 °C требуется 340 000 джоулей энергии. Соответственно, внутренняя энергия воды при этой температуре выше внутренней энергии льда на ту же величину.
При обратном процессе — отвердевании — вещество отдаёт точно такое же количество тепла, которое необходимо было для плавления. То есть при кристаллизации 1 кг воды высвободится те же 3,4·10⁵ Дж. Формула для обоих процессов остаётся одинаковой:
Q = λ · m.