س: اثر فشار بر تغيير فاز ماده چگونه است؟

ج: تغيير فشار موجب تغيير دمايي خواهد بود كه ماده در فشار عادي در آن دما حالت خود را تغيير مي دهد. مثلاً افزايش فشار بر يك جسم جامد( به جز در چند مورد) سبب بالا رفتن نقطه ذوب آن مي شو. اما در بعضي از اجسام مانند يخ، افزايش فشار سبب كاهش نقطه ذوب مي شود. كه البته اين موارد نادر هستند.( نقطه ذوب يخ در فشار 1 اتمسفر برابر صفر درجه  سلسيوس است).

فعاليت 6-4: درباره علت ديرتر آب شدن برف روي قله كوه ها تحقيق كنيد. نتيجه تحقيق خود را به كلاس گزارش دهيد.

جواب:  در قله كوه ها فشار هواي جو كمتر از دامنه آنهاست و چون كاهش فشار سبب افزايش نقطه ذوب يخ(برف) مي شود، لذا برف و يخ در قله كوه ها ديرتر از دامنه آنها ذوب مي شود.

س: گرماي نهان چيست؟

ج: هنگام تغيير فاز دماي ماده تغيير نمي كند. در اين حالت گرمايي كه جسم مي گيرد صرف تغيير حالت آن شده و در واقع در جسم ذخيره مي شود. در تبديل فاز معكوس، اين گرما دوباره آزاد مي گردد. اين گرما را گرماي نهان مي نامند و آن را با نماد L نشان مي دهند. يكاي  گرماي نهان ژول بر كيلوگرم(j/kg) است.

س: گرماي نهان ذوب چيست؟

ج:  گرمايي كه يك جسم جامد در نقطه ذوب خود مي گيرد تا به مايع تبدل شود، گرماي ذوب آن جسم ناميده مي شود.

دادن گرماي نهان ذوب به جامدي كه به نقطه ذوب خود رسيده است، آنرا به طور كامل به مايع تبديل مي كند.

س: نقطه ذوب چيست؟

ج: دمايي است كه در آن جسم جامد شروع به ذوب مي كند و همانطور كه بيان شد، نقطه ذوب يك جسم به جنس و فشار وارد بر آن بستگي دارد.

Eتذكر: عمل ذوب گرماگير است، لذا تا زمانيكه تمامي جسم ذوب نشده است، دماي آن تغيير نمي كند و گرماي داده شده به جسم صرف تغيير حالت آن مي شود. اين گرما را گرماي نهان ذوب مي گويند.

س: گرماي نهان ويژه ذوب (LF) چيست؟

ج: گرماي نهان ويژه ذوب يك جامد، انرژي گرمايي لازم براي تبديل يكاي جرم( يك كيلوگرم) آن، از جامد به مايع بدون تغيير دما است.

گرماي نهان ويژه ذوب را با نماد LF نشان مي دهند و يكاي آن در SI ، ژول بر كيلوگرم(j/kg) مي باشد. از اين تعريف نتيجه مي شود گرماي لازم براي ذوب m كيبوگرم جامد برابر خواهد بود با:

Q=mLF

فعاليت 6-5: آزمايشي را براي اندازه گيري گرماي نهان ذوب يخ طراحي كنيد و آن را انجام دهيد.

جواب:  در يك ظرف مقدار معيني آب به جرم m قرار مي دهيم و دماي آن را اندازه مي گيريم. سپس مقداري يخ به جرم را داخل آن مي اندازيم. صبر مي كنيم تا يخ به طور كامل ذوب شود. در اين هنگام دوباره دماي آب را اندازه مي گيريم. در اين عمل آب مقداري گرما از دست مي دهد و يخ مقدار گرما را مي گيرد تا ذوب شود( از تبادل گرماي ظرف با محيط صرفنظر مي كنيم) خواهيم داشت:

براي انجام بهتر آزمايش دور ظرف را پارچه خشك بپيچيد تا اتلاف  گرما كاهش يابد.

Eتذكر: در صورتيكه گرماي نهان ذوب را از مايعي كه به نقطه انجماد خود رسيده است بگيريم، منجمد خواهد شد. به عبارت ديگر هر جسم به هنگام انجماد همانقدر گرما از دستمي دهد كه به هنگام ذوب مي گيرد. لذا دماي ذوب يك ماده در شرايط يكسان با دماي نقطه انجماد آن برابر است. به اين ترتيب  گرماي نهان ويژه انجماد برابر منفي گرماي نهان ويژه ذوب خواهد بود:                                            Q=-mLF

مثال 1: گرماي نهان ذوب 3 كيلوگرم يخ صفر درجه سلسيوس را محاسبه كنيد.

جواب:  با توجه به جدول(6-2) گرماي نهان ويژه ذوب يخ برابر است با 334kj/kg در نتيجه خواهيم داشت:

مثال 2: گرماي لازم براي ذوب 200gسرب در نقطه ذوب آن چقدر است؟

گرماي نهان ويژه ذوب سرب 23kj/kg است.

جواب:                                                 

مثال 3:  يك قطعه يخ به جرم 200g در دماي 5- موجود است. اگر گرماي نهان ويژه ذوب يخ و ظرفيت گرمايي ويژه آن باشد، انرژي گرمايي لازم براي ذوب آنرا حساب كنيد.

جواب: يخ 5- چون در نقطه ذوب خود يعني 0  قرار ندارد، براي ذوب شدن بايد دو مرحله را طي كند. در مرحله اول كه بدون تغيير حالت است، گرما مي گيرد تا دماي آن از 5- به نقطه ذوب 0 برسد. در مرحله دوم  كه با تغيير حالت يعني ذوب همراه است، يخ0 گرما مي گيرد تا به آب 0 تبديل شود. در مرحله اول گرماي گرفته شده توسط يخ  و در مرحله دوم است:

پس كل گرماي دريافتي توسط يخ برابر خواهد بود با:

س: چه فرآيندهايي موجب تبديل مايع به بخار مي شود؟

ج: فرآيندهاي تبخير سطحي و جوش.