ТЕПЛОВІ ЯВИЩА Нагрівання і охолодження. Плавлення і кристалізація. Пароутворення і конденсація

Нагрівання й охолодження Що відбувається, коли тіла нагріваються? Тіла при нагріванні трохи збільшуються в розмірах, тобто розширюються. Це явище зветься тепловим розширенням. При охолодженні тіло знову набуває своїх звичайних розмірів. Це явище називається стисненням.

Розширення газів Поставте відкриту пластмасову пляшку в холодильник. Коли вона досить охолоне, надягніть на її горлечко повітряну кульку. Потім поставте пляшку в миску з гарячою водою. А тепер спостерігайте за тим, як кулька сама почне надуватися Це відбувається тому, що повітря при нагріванні розширюється. Тепер поставте знову пляшку в холодильник. Кулька при цьому спуститься, тому що повітря при охолодженні стискається.

Розширення рідин Термометр працює за принципом теплового розширення. На його шкалі в особливій скляній трубочці перебуває рідина. При нагріванні термометра рідина піднімається нагору по трубочці. Це пояснюється тим, що рідина розширюється сильніше, ніж стекло. При охолодженні рідина повертається до свого колишнього об'єму.

Розширення твердих тіл Сталева рейка довжиною 100 м у жаркий день може подовжуватися на 4 см Тверді тіла при нагріванні розширюються. Центральний проліт мосту Хумбер в Англії має довжину 1410 м. И влітку його довжина стає на 0,5 м більше, ніж узимку.

Чому тіла розширюються при нагріванні? Атоми й молекули постійно рухаються й зіштовхуються один з одним. Чим вище їхня температура, тим вище швидкість руху й сильніше удари при зіткненнях. Атоми й молекули далі розлітаються одна від одної й займають більший простір. Холодне тверде тіло Гаряче тверде тіло Холодний газ Гарячий газ

Допустимість розширення Величина розширення тих або інших предметів і речовин залежить від їхніх розмірів, від того, із чого вони складаються, а також від ступеня нагрівання. Дрібні предмети розширюються слабо. Великі ж розширюються значно сильніше. Гази розширюються приблизно в 1000 разів сильніше, ніж тверді тіла. Коли тіла охолоджуються, вони повертаються до своїх початкових розмірів. Рідини можуть розширюватися й в 10 і в 100 разів сильніше, ніж тверді тіла. При будівництві доріг у покриттях роблять щілини. Це служить запасом на випадок розширення покриттів у жаркі дні.

Допустимість розширення Гази розширюються сильніше, ніж рідини, а рідини - більше, ніж тверді тіла. Що значніше зміна температури, то більша зміна розміру тіла. Рейкові шляхи мають щілини на стиках на випадок розширення рейок у жаркі дні. Сталь розширюється сильніше, ніж деревина. Телефонні дроти між стовпами натягнуті не занадто туго й злегка провисають. Це зроблено для того, щоб на них не виникло розривів узимку, коли проведення стискаються від холоду.

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ? На сцені гітари часто доводиться заново налаштовувати, тому що яскраве висвітлення нагріває струни. Сталь стає довше дерева, тому струни обвисають.

Як скористатися розширенням Якщо металева кришка на банку закупорена занадто щільно, потримаєте її під струменем гарячої води. Тому що метал розширюється сильніше, ніж скло, кришка, розширившись, легко знімається. Якщо кулька для пінг-понгу пом'ялася, опустіть її в окріп. Повітря усередині кульки розшириться й виправить вм'ятини. Але це вдасться лише в тому випадку, якщо в кульці немає дірки

Розширення й густина Відношення маси тіла до його розміру називається густиною тіла. Густина залежить від того, наскільки близько один від одного розташовані атоми тіла. При розширенні тіла його атоми трохи віддаляються один від одного, і тіло набуває меншої густини. Тепле повітря піднімається вгору. Це пов'язане з тим, що воно розширюється й стає менш щільним, спливаючи поверх холодного повітря. Так тепло поширюється в рідинах і газах. Це явище зветься конвекцією.

Розширення може бути небезпечним У жодному разі не можна наливати киплячу воду в скляну посудину. Скло погано проводить тепло, і тому внутрішня поверхня склянки швидко нагрівається й розширюється, а зовнішня залишається холодною й не розширюється. У результаті стекло тріскається. У жодному разі не залишайте аерозолі в жаркому місці або поблизу вогню. Усередині аерозольних балонів знаходяться гази, які, розширюючись при нагріванні, можуть призвести до вибуху.

Кипіння й замерзання Речовини можуть перебувати у твердому, рідкому й газоподібному стані й переходити з одного стану в інший. Замерзаючи, вода перетворюється в лід. При кипінні вона перетворюється в пару. Коли лід тане, вода знову стає рідиною. При кип'ятінні вода перетворюється в пару. Щоб перетворити яку-небудь речовину із твердого в рідкий стан, а з рідини - у газ, необхідно нагріти її. При нагріванні вона одержує теплову енергію, і ця додаткова енергія змушує молекули рухатися значно швидше.

При нагріванні твердого тіла розмах коливань молекул збільшується, і вони більше не можуть повернутися в початкове положення на своє місце в кристалічній структурі. Коли це трапляється, тверде тіло плавиться й перетворюється в рідину. Коли ви нагріваєте рідину, її молекули починають рухатися усе швидше й швидше, доти, поки вони не розлетяться, утворюючи газ. Коли рідина нагрівається досить сильно, вона закипає. У ній утворяться бульбашки газу, що піднімаються до поверхні.

Перетворення речовини, які супроводжуються охолодженням Щоб газ перетворити в рідину, а рідину у тверде тіло, необхідно остудити їх. Охолодження відбирає теплову енергію й сповільнює швидкість руху молекул. Щоб перетворити воду в лід, вам доведеться остудити її в морозильній камері, де й відбудеться передавання енергії.

Га з Вода кипить при температурі 100ºС, і її температура більше не підвищується. Вода кипить і перетворюється в пару при температурі 100ºС. Ця температура називається точкою кипіння води. Рідин а Пара перетворюється у воду, якщо його остудити нижче 100ºС. Це називається конденсацією. Газ, що утвориться з води, називають парою або водяним паром Вода замерзає й перетворюється в лід при температурі 0 º С. Ця температура називається точкою замерзання води Лід тане й перетворюється у воду при температурі О'С. Ця температура зветься точкою плавлення (танення) льоду. Тверде тіло

Чому мокрі речі висихають? Куди подінеться вода, коли калюжа висихає? Вода повільно перетворюється в пару й розлітаються. Це явище називається випаровуванням. Ваша шкіра здається холодною, коли вона мокра. Це пояснюється тим, що з її поверхні випаровується вода. Вода забирає тепло вашого тіла, коли перетворюється в пару. Вода швидше випаровується з мокрої білизни в жаркий і вітряний день. Це відбувається за рахунок припливу повітря до білизни.

Чому мокрі речі висихають? Ваша шкіра здається холодною, коли вона мокра. Це пояснюється тим, що з її поверхні випаровується вода. Вода забирає тепло вашого тіла, коли перетворюється в пару. Піт охолоджує ваше тіло й випаровується з поверхні шкіри.

Температура кипіння й замерзання Різні речовини киплять і замерзають при різних температурах. Вода замерзає при 0°С. Сталь плавиться при температурі 1400°С. Масло, на якому готовлять їжу, закипає при температурі понад 200°С.

Зміна точок плавлення й кипіння Точка танення льоду й кипіння води зміниться, якщо ви розчините у воді сіль. Солона вода замерзає при більш низькій, а кипить при більш високій температурі, ніж прісна.

Прісна вода замерзає при температурі О'С, а солона при - 20*С. Узимку дороги посипають сіллю, щоб вода на них як можна довше не замерзала й щоб вони не покривалися льодом. Ртуть замерзає при температурі - 39ºС, тому її не можна використати в термометрах для вимірювання дуже низьких температур. Їжа в солоній воді готується швидше, тому що солона вода кипить при більш високій температурі, ніж прісна. Ртуть у термометрах замерзає на морозі Навіщо солять їжу?

Зміна об'єму рідини Більшість рідин при замерзанні стискаються й займають менший об'єм. Вода ж поводиться інакше: замерзаючи й перетворюючись у лід, вона збільшується в об'ємі. Тому взимку труби з водою можуть лопнути. Вода в них замерзає й розриває стінки. Коли рідина перетворюється в газ, він звичайно займає більший об'єм, ніж початкова рідина. За цим принципом влаштований паровий двигун. Вода в ньому закипає й перетворюється в пару. Пара ж має набагато більший об'єм і, розширюючись, рухає поршні.