Fizica 8 Topirea și solidificarea

Topirea și solidificarea

Definiții:

Topirea este fenomenul de trecere a unei substanțe din stare solidă în stare lichidă, prin încălzire.

Solidificarea este fenomenul invers topirii și constă în trecerea unei substanțe din stare lichidă în stare solidă, prin răcire.

Experiment: Cum se topește gheața?

Materiale necesare:

Gheață, pahar transparent și un termometru (poate fi și de cameră).

Descrierea experimentului:

Pune în pahar gheață de la congelator.

Introdu termometrul în gheață .

Agită continuu cu termometru gheața.

Urmărește indicațiile termometrului în timp, de la apariția primei picături până la topirea completă a gheții.

Ce observi ?

Gheața începe să se topească la 0 °C. Pe parcursul topirii (de la apariția primei picături până la topirea ultimului cristal), temperatura a rămas la 0 °C.

Legile topirii / solificării:

I. Fiecare substanță începe să se topească (să se solidifice) la o anumită temperatură, numită temperatură de topire (notată cu Tt ), care este o constantă de material (o luăm din tabel).

Temperatura de topire a unei substanțe coincide cu temperatura de solidificare (Ts).

Tt = Ts = constantă de material

Observații la legea I a topirii / solidificării

1. Temperaturile de topire ale substanțelor din tabelul cu constante de material sunt pentru presiuni normale.

Pentru marea majoritate a substanțelor la creșterea presiunii, crește și temperatura de topire.

1. La unele substanțe (apa, fonta, bismutul) temperatura de topire scade la creșterea presiunii. 

Așa explicăm alunecarea frumoasă a patinatorilor pe gheață.

Presiunea mare exercitată de lamele ascuțite ale patinelor și pe care se distribuie greutatea patinatorilor, face ca gheața să se topească la o temperatură mai mică de 0 °C.

De exemplu, deși gheața unui patinoar artificial are -5 °C, datorită presiunii mari, aceasta se topește sub muchia patinei, unde apare o peliculă de apă, care facilitează alunecarea patinelor.

2. Există anumite substanțe numite amorfe (care nu au structură cristalină - exemple: ceara, sticla, smoala, cauciucuri, mase plastice), care nu au un punct fix de topire, ele topindu-se într-un anumit interval de temperatură.

3. În timpul topirii (respectiv a solidificării) volumul substanței se modifica astfel: majoritatea substanțelor își măresc volumul la topire și își micșorează volumul la solidificare.

Excepții avem la apa, fonta și bismutul, care își măresc volumul la solidificare (aceasta este anomalia termică a apei).

Experiment: Anomalia termică a apei

🔥 Atenție! Nu pune dopul la sticla cu apă când o introduci în congelator, întrucât apa prin dilatare își mărește volumul și poate sparge sticla producând cioburi ce te pot accidenta!

Materiale necesare:O sticlă, apă de la robinet, congelator.

Descrierea experimentului:

Umple o sticlă cu apă.

Introdu sticla în congelator, până îngheață toată apa.

Ce observi?

Apa înghețată a dat pe dinafară.

Concluzia experimentului:

Apa la înghețare (solidificare) și-a mărit volumul (anomalia apei).

 Observație

Apa are un comportament diferit între 0 °C și – 4 °C (numită anomalia termică a apei).

În acest interval volumul ei scade, densitatea creşte (la + 4 °C, având densitatea maximă).

Deci pe fundul lacurilor există apă la + 4 °C, ceea ce face posibilă viaţa subacvatică.

Legile topirii / solidificării

II. Pe parcursul topirii unei substanțe (de la apariția primei picături până la topirea ultimului cristal) temperatura de topire rămâne constantă, dacă presiunea rămâne constantă.

Tt = constantă, la presiune constantă