Кристаллическое твёрдое тело имеет упорядоченное строение: его частицы колеблются около узлов кристаллической решётки. При нагревании колебания становятся интенсивнее, и при достаточно высокой температуре кристаллическая решётка разрушается.
Плавление — переход вещества из твёрдого кристаллического состояния в жидкое.
Кристаллизация — обратный процесс: переход вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое.
Температура плавления
Температура плавления — температура, при которой кристаллическое вещество плавится при данном давлении.
Для каждого чистого кристаллического вещества температура плавления при заданном давлении имеет определённое значение. Например, лёд при нормальном атмосферном давлении плавится при 0\,^\circ\text{C}.
Когда твёрдое тело нагревают до температуры плавления, дальнейший подвод энергии уже не повышает температуру. Энергия идёт на разрушение кристаллической решётки.
Во время плавления:
пока всё вещество не перейдёт в жидкость.
Что происходит во время плавления
До плавления вещество находится в твёрдом состоянии. При достижении начинается фазовый переход: часть вещества уже стала жидкостью, а часть ещё остаётся твёрдой.
Во время плавления одновременно существуют две фазы:
- Твёрдая фаза.
- Жидкая фаза.
Чем дольше подводится энергия, тем меньше остаётся твёрдой фазы и тем больше становится жидкости.
Важно
Постоянная температура во время плавления не означает, что энергия не поступает. Энергия поступает, но расходуется на изменение внутреннего строения вещества.
Кристаллизация
При охлаждении жидкости её частицы теряют энергию. Если температура достигает температуры кристаллизации, частицы начинают занимать упорядоченные положения, и образуется кристаллическая решётка.
Для чистого кристаллического вещества температура кристаллизации совпадает с температурой плавления:
Во время кристаллизации температура также остаётся постоянной:
пока вся жидкость не превратится в твёрдое тело.
Энергия при кристаллизации
Кристаллизация сопровождается выделением энергии. Когда частицы занимают места в кристаллической решётке, их потенциальная энергия взаимодействия уменьшается.
Выделяющаяся энергия компенсирует охлаждение, поэтому температура смеси жидкой и твёрдой фаз остаётся постоянной до завершения кристаллизации.
Подробные формулы для энергии плавления и кристаллизации собраны в теме преобразования энергии в фазовых переходах.
Кристаллические и аморфные тела
Резкая температура плавления характерна для кристаллических тел.
Аморфные тела не имеют строгой кристаллической решётки. При нагревании они обычно размягчаются постепенно, поэтому у них нет одной чёткой температуры плавления в том же смысле, что у кристаллов.
В задачах ЕГЭ, если речь идёт о температуре плавления и удельной теплоте плавления, обычно рассматривают кристаллическое вещество.
Коротко
- Плавление — переход кристаллического твёрдого тела в жидкость.
- Кристаллизация — переход жидкости в кристаллическое твёрдое тело.
- Для чистого кристаллического вещества .
- Во время плавления и кристаллизации температура остаётся постоянной.
- При плавлении энергия поглощается, при кристаллизации выделяется.
- Аморфные тела размягчаются постепенно и не имеют резкой температуры плавления.