Maddənin bərk, maye və qaz olmaqla üç vəziyyəti/fazası var. Eyni maddə müxtəlif temperatur və təzyiq şəraitində hər üç fazada mövcud ola bilər. Məsələn, 0°-də olan buz (bərk) qızdırıldıqda 0°C-də suya (maye) çevrilir, daha sonra qızdırılanda isə 100°C-də buxara (qaz) çevrilir. Beləliklə, bir atmosfer təzyiqində su hər üç fazada müxtəlif temperaturda olur.
Sabit bir temperaturda bir vəziyyətdən digər vəziyyətə keçmə prosesinə faza dəyişməsi deyilir. İstilik mübadiləsi səbəbindən gətirilir.
Bərkdən maye fazaya keçid ərimə , maye haldan bərk fazaya çevrilmə isə donma adlanır. Mayedən buxara keçməyə buxarlaşma, qazdan mayeyə tərs dəyişməyə kondensasiya (və ya mayeləşmə) deyilir. Bərk haldan buxara birbaşa dəyişməyə sublimasiya , buxardan bərk hala keçməyə isə çöküntü deyilir.
İstiliyin sabit temperaturda udulması ilə bərk cismin maye fazaya keçməsinə ərimə deyilir. The bərk cismin maye halına gəldiyi sabit temperatur bərk cismin ərimə nöqtəsi adlanır. Sabit bir temperaturda istiliyin sərbəst buraxılması ilə mayedən bərk fazaya tərs dəyişiklik donma adlanır və bir mayenin bərk hala gəldiyi temperatur donma nöqtəsi adlanır. İstilik enerjisi ərimə zamanı udulur və sabit bir temperaturda dondurulma zamanı rədd edilir.
Ərimə zamanı buzun qızma əyrisi
Yuxarıdakı qrafikə baxın. Buzun temperaturu bütün buz əriyənə qədər AB hissəsində 0 °C-ə bərabər sabit qalır. Bu müddət ərzində verilən istilik buzları əritmək üçün istifadə olunur. Bundan sonra buzun əriməsi nəticəsində yaranan suyun temperaturu 0 °C-dən yüksəlməyə başlayır (BC hissəsi).
|
Sabit bir temperaturda istiliyin udulması ilə mayedən qaz (və ya buxar) fazasına dəyişməyə buxarlaşma deyilir. Buxarlanmanın baş verdiyi xüsusi temperatur mayenin qaynama nöqtəsi adlanır. Eynilə, sabit bir temperaturda istiliyin sərbəst buraxılması ilə buxardan maye fazaya keçid kondensasiya adlanır və kondensasiyanın baş verdiyi xüsusi temperatur buxarın kondensasiya nöqtəsi adlanır.
İstilik enerjisi buxarlanma zamanı sabit temperaturda udulur, maddənin eyni kütləsi üçün həmin temperaturda kondensasiya zamanı eyni miqdarda istilik enerjisi ayrılır.
Suyun isitmə əyrisi
A nöqtəsində su otaq temperaturundadır (20°C) və sonra istilik enerjisinin udulması ilə maye vəziyyətdə olduğu AB hissəsində suyun temperaturu davamlı olaraq yüksəlir. B nöqtəsində qaynama başlayır və temperatur BC hissəsində daha da yüksəlmir, istilik enerjisi davamlı olaraq udulur və suyun qaynama nöqtəsi kimi B olmaqla suyun qaynamasını təmsil edir.
|
 | Paxla bişirərkən niyə duz əlavə edirik? Niyə təpələrdə yemək bişirmək düzənliklərdən daha uzun çəkir? |
Sabit bir temperaturda baş verən bir maddənin fazasının dəyişməsi zamanı əhəmiyyətli miqdarda istilik enerjisi udulur və ya sərbəst buraxılır. Faza dəyişikliyində udulmuş və ya sərbəst buraxılan istilik enerjisi temperaturun hər hansı bir yüksəlişi və ya düşməsi ilə xaricdən təzahür etmədiyi üçün ona Gizli istilik deyilir.
Gizli istilik, maddənin vahid kütləsi üçün ifadə edildikdə, xüsusi gizli istilik adlanır və L simvolu ilə işarələnir.
Fazanın xüsusi gizli istiliyi, sabit bir temperaturda faza dəyişməsi üçün maddənin vahid kütləsi tərəfindən udulmuş və ya sərbəst buraxılan istilik enerjisinin miqdarıdır. Buna görə Q, xüsusi gizli istiliyi L olan fazanın dəyişməsi üçün müəyyən miqdarda maddə tərəfindən udulmuş və ya ayrılan istilik enerjisinin miqdarıdır. |
Xüsusi gizli istiliyin SI vahidi J kq -1 , digər ümumi vahidlər isə cal g -1- dir.
1 cal g -1 = 4,2 × 10 3 J kq -1
Birləşmə istiliyi müəyyən bir kütləni və ya miqdarda mayeni bərkitmək üçün çəkilməli və ya müəyyən bir kütlə və ya miqdarda bərk maddəni əritmək üçün əlavə edilməli olan istilik enerjisidir. Buna gizli birləşmə istiliyi də deyilir. Buxarlanmanın gizli istiliyi maddənin parçalanması zamanı istehlak edilən və ya boşaldılan istilikdir, sabit bir temperaturda vəziyyətini mayedən qaz vəziyyətinə dəyişir.
Buz birləşməsinin xüsusi gizli istiliyi, buzun vahid kütləsini 0 ° C-də temperaturda heç bir dəyişiklik olmadan 0 ° C-də suya əritmək üçün tələb olunan istilik enerjisidir. Buzun donmasının xüsusi gizli istiliyi 0 °C-də suyun vahid kütləsi temperaturda heç bir dəyişiklik olmadan 0 °C-də buza çevrildikdə sərbəst buraxılan/buraxılan istilik enerjisidir. Buz üçün xüsusi gizli ərimə istiliyi 336000 J kq -1 təşkil edir, yəni 0 °C-də 1 kq buz 0 °C-də suya çevrilmək üçün 336000 J istilik enerjisini udur. Buxarlanma üçün 1 q su üzərində 1 q su dumanına dəyişməsi gözlənilən istilik miqdarıdır (540 cal g -1 ). Bənzər bir istilik ölçüsü 1 q su dumanının 1 q suya yığılması zamanı mərhələ hərəkətində buraxılır.
Kinetik model əsasında sintezin gizli istiliyinin izahı
Kinetik modelə görə, bərk cisimdəki molekullar orta mövqelərinə görə titrəyirlər. Molekulun ümumi enerjisi onun hərəkətindən və potensial enerjisindən (molekullar arasındakı cazibə qüvvəsindən və onlar arasındakı ayrılmadan asılıdır) görə kinetik enerjinin (temperaturdan asılıdır) cəmidir. Bərk cisim temperatur dəyişmədən mayeyə çevrildikdə molekulların orta kinetikası dəyişmir, lakin orta hesabla molekullar arasındakı ayrılıq artır. Molekullar arasında cəlbedici qüvvələrə qarşı ayrılmağı artırmaq üçün (yəni, molekulların potensial enerjisini artırmaq üçün) müəyyən enerji tələb olunur. Beləliklə, ərimə zamanı verilən istilik enerjisi yalnız molekulların potensial enerjisini artırmaq üçün istifadə olunur və ərimənin gizli istiliyi adlanır.
| Maddə | J/g-də ərimənin xüsusi gizli istiliyi | J/q-da buxarlanmanın xüsusi gizli istiliyi |
| Merkuri | 11.6 | 295 |
| Dəmir | 209 | 6340 |
| natrium | 113 | 4237 |
| Buz | 336 | 2260 |
Nümunələr
Sual 1: 10 kq buzu əritmək üçün nə qədər istilik enerjisi lazımdır? (Buzun xüsusi gizli istiliyi = 336 J g -1 )
Həlli: m = 10 kq, L = 336 J g -1
Tələb olunan istilik enerjisi = mL = 10000 × 336 = 3360000 J
Sual 2: 250 qram suyun 40 °C-də temperaturu ona buz əlavə edilərək 0 °C-ə endirilir. Əlavə edilmiş buz kütləsini tapın. (Xüsusi gizli istilik buzu 336 J g -1 və suyun xüsusi istilik tutumu 4,2 J g -1 K -1 )
Həlli: Suyun itirdiyi istilik enerjisi = buzun qazandığı istilik enerjisi
Temperaturun düşməsi 40 − 0 = 40 ° C-dir.
Suyun itirdiyi istilik = m⋅c⋅Δt = 250 × 4.2 × 40 = 42000 J
Buzun qazandığı istilik = 42000 = buzun kütləsi × 336 ⇒ buzun kütləsi = 42000 ∕ 336 = 125 q
Sual 3: 10125J istilik enerjisi 100°C-də 4,5qm sudan qaynayaraq 100°C-də buxarlanır, SI vahidlərində buxarın gizli istiliyini tapın.
Həlli: Buxarın gizli istiliyi L = 10125 J ∕ (4,5 × 10 -3 ) kq = 2250 × 10 3 J∕kq
