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11.12: 加热和冷却曲线
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加热和冷却曲线
 
文字本

11.12: 加热和冷却曲线

当与环境隔离的物质发生热变化时,会观察到该物质的温度和相位的相应变化;这通过加热和冷却曲线以图形方式表示。

例如,加热会升高固体的温度;吸收的热量取决于固体的热容量 (q = mcsolidΔT)。根据热化学,物质吸收或释放的热量q及其伴随的温度变化ΔT之间的关系是:

Eq1

其中 m 是物质的质量, c 是物质的特定热量。 关系适用于正在加热或冷却的物质,但不会改变状态。

当温度足够高时,固体开始熔化 (图 1 , A 点)。 吸收的热量取决于固体的热容量 (q = mcsolidΔT),在熔点上观察到一个高原。 高原表示状态从固体变为液体,在此期间温度不会因熔化热(q = mΔHfusion) 而升高。 换言之,进一步热增益是分子间吸引力减少而不是分子动能增加的结果。 因此,当物质的状态发生变化时,其温度保持不变。

一旦固体完全熔化 (图 1 , B 点) ,液体就会开始升温,温度会升高。 吸收的热量取决于液体的热容量(q = mcliquidΔT)。 当液体到达沸点时,液体开始汽化 (图 1 ,点 C) ,尽管持续加热,温度仍保持不变。由于汽化热 (q = mΔHvap),在液体向气体过渡期间,在液体的沸点处观察到另一个平稳度 (恒定温度)。 只要是沸腾,液体就会保持同样的温度。 如果以更高的速度加热,液体温度不会升高,而是沸腾会变得更强 (快速)。 所有液体汽化后 (图 1 ,点 D) ,气体温度会升高。

Image1

图 1. 物质的典型加热曲线描述了随着物质吸收越来越多的热量而导致的温度变化。 当物质低于相变时,曲线中的平台 (恒定温度的区域) 会显示出来。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第10.3节:相变

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