Részvény:
Fúzió abban a helyzetben, amiben áll, példák és kísérlet
az magfúzió az anyag hőmérséklet-tartományban való változása szilárd anyagról folyadékra. Ha az anyag nagy tisztasági fokú, a margó egy meghatározott hőmérsékletnek felel meg: az olvadáspont. És ha van bizonyos mértékű szennyeződések, az olvadáspontot egy tartomány (például 120-122 ° C) képviseli..
Az egyik leggyakoribb fizikai folyamat a természetben. A szilárd anyagok felszívják a hőt és megnövelik a hőmérsékletét, amíg az első folyadékcseppek nem képződnek. Ezután más cseppek követik az elsőt, és bár az összes szilárd anyag nem olvad meg, a hőmérséklet állandó marad.
Miért? Mivel az összes hő a folyadékot termeli, ahelyett, hogy melegítené az utóbbit. Ezért a szilárd anyag és a folyadék ugyanolyan hőmérsékletű és egyensúlyban van. Ha a hőellátás állandó, a mérleg a folyadék teljes kialakulásához vezet.
Ezért, amikor egy jég-sztalitit elkezd olvadni a tavasszal, miután az állapotváltozás megkezdődött, addig nem ér véget, amíg folyékony vízgé nem válik. A fenti képen látható, hogy még a jégkristályok is lebegnek egy függő cseppen belül.
Egy ismeretlen anyag olvadáspontjának meghatározása kiválóan alkalmas annak azonosítására (mindaddig, amíg nem tartalmaz sok szennyeződést).
Azt is feltárja, hogy milyen erősek a szilárdságot alkotó molekulák közötti kölcsönhatások; minél magasabb hőmérsékleten alapul, annál erősebb lesz az intermolekuláris erők.
index
- 1 Mit tartalmaz az egyesülés??
- 1.1 A szilárd keverékek és emulziók olvadékai
- 2 Példák
- 2.1 A konyhában
- 2.2 A díszítésekben
- 2.3 A természetben
- 3 A leggyakoribb anyagok fúziós pontjai
- 4 Kísérletezzen a gyermekek és serdülők fúziójának magyarázatára
- 4.1 Színes jégdombok
- 4.2 Termikus szekrény
- 5 Referenciák
Mit tartalmaz az egyesülés??
A fúzió az állapotváltozás szilárd anyagról folyadékra változik. A folyadék molekulái vagy atomjai magasabb átlagos energiával rendelkeznek, mivel nagyobb sebességgel mozognak, rezegnek és forgatnak. Ez az intermolekuláris tér növekedését, és így a térfogat növekedését eredményezi (bár ez nem így van a vízzel).
Mivel a szilárd anyagban a molekulák kompaktabb elrendezésben vannak, mozgásukban nincsenek szabadságuk, és alacsonyabb átlagos energiájuk van. Ahhoz, hogy a szilárd-folyadék átmenet bekövetkezzen, a szilárd anyag molekuláinak vagy atomjainak nagyobb sebességgel kell rezgniük a hő elnyelésével.
Amikor rezegnek, elválasztanak egy olyan molekulát, amely együtt jön össze az első csepp kialakításához. Tehát a fúzió nem más, mint a hő hatására okozott szilárd anyag olvadása. Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a szilárd fúzió.
Különösen a fúzió adhat utat az alagutak és a pórusok kialakulásához a szilárd anyagon belül. Ezt egy speciális kísérlet segítségével lehet bizonyítani a gyermekek számára.
Szilárd keverékek és emulziók olvadnak
A fagylalt
A fúzió az anyag vagy keverék hővel történő olvasztására vonatkozik. Ugyanakkor a kifejezést más anyagok olvasztására is használták, amelyek nem szilárd anyagként besorolnak: emulziók.
Az ideális példa a fagylalt. Fagyasztott víz emulziói (és néhány esetben kristályosodottak) levegővel és zsírokkal (tej, tejszín, kakaó, vaj stb.).
A jégkrém megolvad vagy olvad el, mert a jég meghaladja az olvadáspontját, a levegő elindul, és a folyadék végül elhúzza a többi összetevőjét.
A fagylalt kémia rendkívül összetett, és érdekes és kíváncsiságot képvisel a fúzió fogalmának meghatározásakor.
Édes és sós jég
Más szilárd keverékek esetében az analitikai célokra nem lehet megfelelő olvadáspontról beszélni; azaz nem döntő kritérium az egy vagy több anyag azonosítására. A keverékben, amikor egy alkatrész megolvad, a többiek feloldódhatnak a folyadékfázisban, amely átlósan ellentétes a fúzióval..
Például a jégcukor-só szilárd keveréke teljesen felolvad, amint a jég megolvad. Mivel a cukor és a só vízben nagyon jól oldódik, feloldja őket, de nem jelenti azt, hogy a cukor és a só megolvadt..
Példák
A konyhában
Néhány gyakori példa a fúzióra a konyhában. A csomók, csokoládék, gumi és más édességek megolvadnak, ha közvetlenül a nap hőjét kapják, vagy forró helyeken zárva vannak. Néhány édesség, mint a mályvacukrot, szándékosan megolvasztják az ízük legjobb élvezetéhez.
Sok recept azt jelzi, hogy egy vagy több összetevőnek először meg kell olvadnia, mielőtt hozzáadnánk. A sajtok, zsírok és méz (nagyon viszkózus) szintén ezen összetevők közé tartozik.
Díszítésekben
Egyes terek és tárgyak díszítésére különböző fémek, üvegek és kerámiák használhatók. Ezek a díszek láthatóak egy épület teraszán, egyes falak kristályaiban és mozaikjaiban, vagy az ékszerekben eladásra szánt árukban..
Mindegyik olyan anyagból áll, amely nagyon magas hőmérsékleten olvad, így először meg kell olvadnia vagy lágyulnia a munkához, és meg kell adnia a kívánt formákat.
Ez az a hely, ahol izzóvasral dolgozik, mint a kovácsok fegyverek, szerszámok és egyéb tárgyak gyártásában. A fúzió lehetővé teszi az ötvözetek megszerzését két vagy több fém különböző tömegarányú hegesztésekor történő hegesztésekor.
Az olvadt üvegből dekoratív alakzatokat hozhat létre, mint például lovak, hattyúk, férfiak és nők, utazási emlékek stb..
A természetben
A fúzió fő példái a természetben a jéghegyek olvadásában láthatók; a láva a sziklák keveréke, amelyet a vulkánok intenzív hőt ölt meg; és a bolygó kéregében, ahol a folyékony fémek jelenléte dominál, különösen a vas.
A leggyakoribb anyagok olvadáspontja
Az alábbiakban felsoroljuk az általános olvasztási pontokkal rendelkező közös anyagokat:
-Jég, 0 ° C
-Paraffin, 65,6 ° C
-Csokoládék, 15,6-36,1ºC (vegye figyelembe, hogy hőmérséklet-tartomány, mert csokoládék vannak, amelyek alacsonyabb vagy magasabb hőmérsékleten olvadnak)
-Palmitinsav, 63 ° C
-Agar, 85 ° C
-Foszfor, 44ºC
-Aluminium, 658 ° C
-Kalcium, 851ºC
-Arany, 1083 ° C
-Réz, 1083 ° C
-Vas, 1530 ° C
-Higany, -39ºC (szobahőmérsékleten folyékony)
-Metángáz, -182 ° C
-Etanol, -117 ° C
-Grafitszén, 4073 ° C
-Gyémánt szén, 4096 ° C
Mint látható, a fémek általában a fémkötések miatt a legmagasabb olvadásponttal rendelkeznek. Ugyanakkor a szén kovalens kötések ellenére leküzdi őket, de nagyon stabil molekuláris elrendezésekkel.
A kis és apoláris molekulák, mint például a metángáz és az etanol, nem rendelkeznek elég erős kölcsönhatásokkal ahhoz, hogy szobahőmérsékleten szilárd állapotban maradhassanak..
A fennmaradó rész esetében a szilárd anyagon belüli intermolekuláris kölcsönhatások szilárdságát az olvadáspont mérésével lehet megállapítani. Egy olyan szilárd anyagnak, amely támogatja az égési hőmérsékletet, nagyon stabil szerkezettel kell rendelkeznie.
Általában az apoláris kovalens szilárd anyagok alacsonyabb olvadáspontokkal rendelkeznek, mint a poláros, ionos és fém kovalens szilárd anyagok..
Kísérletezz a gyerekek és serdülők fúziójának magyarázatára
Színes jég kupolák
Ez talán az egyik leginkább művészi és egyszerű kísérlet a fúzió megmagyarázására a gyermekek számára. Szükséged van:
-Néhány étel, oly módon, hogy amikor a vizet fagyasztják, azok kupolákat alkotnak
-Egy nagy tálca, amely biztosítja a felszínt, ahol a jeget megolvaszthatja anélkül, hogy pusztítást okozna
-Só (a piacon a legolcsóbb lehet)
-Növényi színezékek és cseppentő vagy kanál hozzáadni őket
Miután a jégdugókat megszereztük és a tálcára helyeztük, viszonylag kis mennyiségű sót adunk a felületükhöz. A só csak a jéggel érintkezik, és a víz folyadékai nedvesítik a tálcát.
Ez azért van, mert a jég nagy affinitást mutat a sóhoz, és feloldódik, amelynek olvadáspontja alacsonyabb, mint a jégé.
Ezután néhány csepp festéket adunk a kupolákhoz. A szín a kupola és az összes pórusának alagutakba kerül, olvadásának első következménye. Az eredmény egy színes karnevál, amely a jég belsejében van.
Végül a festékeket összekeverik a tálca vízében, és egy másik vizuális látványt adnak a kis nézőknek.
Termikus szekrény
A szabályozott hőmérsékletű szekrény belsejében egy sor anyagot hőálló tartályba lehet helyezni. A kísérlet célja, hogy megmutassa a tizenéveseknek, hogy minden anyagnak megvan a maga olvadáspontja.
Mely anyagok választhatók? Logikusan a fémek vagy sók beléphetnek a szekrénybe, mivel 500 ° C feletti hőmérsékleten olvadnak meg (a szekrény olvad).
Ezért az anyagok listájából kiválaszthatóak azok, amelyek nem haladják meg a 100 ° C-ot, például: higany (feltételezve, hogy a szekrény -40 ° C alá hűthető), jég, csokoládé, paraffin és palmitinsav.
A tizenévesek (és a gyerekek is) fémes fekete folyadékgá alakulnának; majd a fehér jég, csokoládé, palmitinsav és végül paraffin gyertya olvadása.
Ahhoz, hogy megmagyarázzuk, miért olvad a paraffin magasabb hőmérsékleten, mint a csokoládé, szükség lesz annak szerkezetére.
Ha mind a paraffin, mind a palmitinsav szerves vegyületek, az előbbi egy nehezebb molekulából, vagy egy polárisabb molekulából (vagy mindkettőből) áll. Az ilyen megfigyelések magyarázatát házi feladatként hagyhatjuk a diákoknak.
referenciák
- Van't Hul J. (2012. július 24.). Olvadó jégtudomány Kísérletezz sós és folyékony akvarellekkel. A lap eredeti címe: artfulparent.com
- Tobin, Declan. (2018). Szórakoztató tények a gyerekek olvadáspontjáról. Könnyű tudomány gyerekeknek. A lap eredeti címe: easyscienceforkids.com
- Sarah. (2015. június 11.). Egyszerű tudományos kísérlet a gyerekeknek: Mi elolvad a Napban? Kedves szórakozás a fiúk és a lányok számára. Lap forrása: frugalfun4boys.com
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- H2G2. (2017. október 3.). Egyes közös anyagok olvadáspontjai. A lap eredeti címe: h2g2.com
- A nyitott egyetem. (2006. augusztus 3.). Olvadáspontok. A lap eredeti címe: open.edu
- Lumen, kémia a nem-nagyok számára. (N.d.). Olvadáspont. A lap eredeti címe: courses.lumenlearning.com
- Gillespie, Claire. (2018. április 13.). Milyen tényezők befolyásolják az olvadáspontot? Sciencing. A lap eredeti címe: sciencing.com