Плавление и кристаллизация

Определение

Плавление — переход вещества из твёрдого состояния в жидкое при температуре плавления.

Кристаллизация (застывание) — обратный переход из жидкого в твёрдое.

При плавлении и кристаллизации температура не меняется, пока весь объём вещества не перешёл в другое состояние. Энергия идёт на разрыв или образование связей между молекулами.

⚠️ Типичная ошибка: «раз добавляем тепло — температура должна расти». Нет! При плавлении вся теплота идёт на разрушение кристаллической решётки, а не на нагрев.

Удельная теплота плавления $\lambda$ — количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг кристаллического вещества при температуре плавления.

$Q = \lambda \cdot m$

Единица: Дж/кг.

Для льда $\lambda \approx 3{,}3 \times 10^5$ Дж/кг = 330 кДж/кг.

Формула

$Q = \lambda \cdot m$

При кристаллизации выделяется столько же теплоты, сколько поглощается при плавлении того же количества вещества.

Обозначения

Символ	Название	Единица СИ
$Q$	Количество теплоты	Дж
$\lambda$	Удельная теплота плавления	Дж/кг
$m$	Масса	кг

Пример 1

Дано: $m = 0{,}2$ кг льда, $\lambda = 3{,}3 \times 10^5$ Дж/кг, температура 0 °C.

Формула: $Q = \lambda \cdot m$

Подстановка: $Q = 3{,}3 \times 10^5 \times 0{,}2 = 6{,}6 \times 10^4$ Дж $= 66$ кДж

Ответ: $Q = 66$ кДж.

Пример 2

Дано: $m = 1$ кг свинца, $\lambda_{\text{Pb}} = 2{,}5 \times 10^4$ Дж/кг. Свинец застыл при 327 °C.

Формула: при кристаллизации $Q = \lambda \cdot m$ (теплота выделяется)

Подстановка: $Q = 2{,}5 \times 10^4 \times 1 = 25$ кДж

Ответ: выделилось 25 кДж.