Smeltetemperatur

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 12. december 2020; checks kræver 11 redigeringer .

Smeltepunkt (falder sædvanligvis sammen med krystallisationstemperaturen ) - temperaturen af et fast krystallinsk legeme (stof), ved hvilket det foretager en overgang til en flydende tilstand. Ved smeltepunktet kan et stof være i både flydende og fast tilstand. Ved tilførsel af ekstra varme vil stoffet gå i flydende tilstand, og temperaturen ændres ikke, før alt stoffet i det pågældende system er smeltet. Ved fjernelse af overskydende varme (afkøling) vil stoffet gå i fast tilstand (hærde), og indtil det størkner helt, vil dets temperatur ikke ændre sig.

Smelte-/størkningspunktet og koge-/kondenseringspunktet anses for at være vigtige fysiske egenskaber ved et stof. Størkningstemperaturen falder kun sammen med smeltepunktet for et rent stof. Specielle termometerkalibratorer til høje temperaturer er baseret på denne egenskab . Da størkningstemperaturen for et rent stof, såsom tin, er stabil, er det nok at smelte og vente, indtil smelten begynder at krystallisere. På dette tidspunkt, under betingelse af god termisk isolering, ændres temperaturen af den størknede barre ikke og falder nøjagtigt sammen med referencetemperaturen angivet i opslagsbøgerne.

Blandinger af stoffer har slet ikke en smelte-/størkningstemperatur og laver en overgang i et bestemt temperaturområde (temperaturen for udseendet af den flydende fase kaldes soliduspunktet , temperaturen for fuldstændig smeltning er liquiduspunktet ). Da det er umuligt at måle smeltepunktet for sådanne stoffer nøjagtigt, anvendes specielle metoder ( GOST 20287 og ASTM D 97). Men nogle blandinger ( eutektisk sammensætning) har et vist smeltepunkt, som rene stoffer.

Amorfe (ikke-krystallinske) stoffer har som regel ikke et klart smeltepunkt. Med stigende temperatur falder viskositeten af sådanne stoffer, og materialet bliver mere flydende.

Da legemets volumen ændres ubetydeligt under smeltningen, har trykket ringe indflydelse på smeltepunktet. Afhængigheden af faseovergangstemperaturen (inklusive smeltning og kogning) af tryk for et 1-komponent system er givet af Clausius-Clapeyron-ligningen . Smeltepunktet ved normalt atmosfærisk tryk (101.325 Pa eller 760 mm kviksølv ) kaldes smeltepunktet .

Smeltepunkter for nogle stoffer [1]

stof	smeltepunkt ( ° C )
helium (ved 2,5 MPa)	−272,2
brint	−259,2
ilt	-219
nitrogen	−210,0
metan	−182,5
alkohol	−114,5
klor	−101
ammoniak	−77,7
kviksølv [2]	−38,83
vandis [3]	0
benzen	+5,53
cæsium	+28,64
gallium	+29,8
saccharose	+185
saccharin	+225
tin	+231,93
at føre	+327,5
aluminium	+660,1
sølv	+960,8
guld	+1063
kobber	+1083,4
silicium	+1415
jern	+1539
titanium	+1668
platin	+1772
zirkonium	+1852
korund	+2050
ruthenium	+2334
molybdæn	+2622
siliciumcarbid	+2730
Wolfram-carbid	+2870
osmium	+3054
thoriumoxid	+3350
wolfram [2]	+3414
kulstof ( sublimering )	+3547
hafniumcarbid	+3890
tantal-hafniumcarbid [4]	+3990
hafniumcarbonitrid [5]	+4200

Forudsigelse af smeltetemperatur (Lindemann-kriterium)

Et forsøg på at forudsige smeltepunktet for krystallinske materialer blev lavet i 1910 af Frederick Lindemann6Ideen var at observere, at den gennemsnitlige amplitude af termiske udsving stiger med stigende temperatur. Smeltning begynder, når vibrationsamplituden bliver stor nok til, at naboatomer delvist kan optage det samme rum.

Lindemann-kriteriet angiver, at smeltning forventes, når rms-værdien af oscillationsamplituden overstiger en tærskelværdi.

Smeltetemperaturen af krystaller er ganske godt beskrevet af Lindemann-formlen [7] :

T_{\lambda }={\frac {x_{m}^{2}}{9\hbar ^{2}}}Mk_{B}\theta r_{s}^{2}

hvor er den gennemsnitlige enhedscelleradius, er Debye-temperaturen , og parameteren for de fleste materialer varierer i området 0,15-0,3. $r_{s}$ $\theta$ $x_{m}$

Smeltepunkt - beregning

Lindemanns formel tjente som en teoretisk begrundelse for smeltning i næsten hundrede år, men udviklede sig ikke på grund af lav nøjagtighed.

Beregning af metallers smeltepunkt

I 1999 opnåede professor ved Vladimir State University I. V. Gavrilin et nyt udtryk til beregning af smeltepunktet:

\mathrm {T} _{\text{pl))={\frac {\Delta \mathrm {H} _{\text{pl))}{1,5\mathrm {N} _{0} k}}

hvor er smeltepunktet, er den latente fusionsvarme, er Avogadro-tallet, er Boltzmann-konstanten. $\mathrm {T} _{\text{pl}}$ $\Delta \mathrm {H} _{\text{pl))$ $\mathrm {N} _{0}$ $k$

For første gang er der opnået et usædvanligt kompakt udtryk for beregning af metallers smeltepunkt, der relaterer denne temperatur til kendte fysiske konstanter: latent fusionsvarme , Avogadros tal og Boltzmanns konstant .

Formlen blev udledt som en af konsekvenserne af den nye teori om smeltning og krystallisation, offentliggjort i 2000 [8] . Nøjagtigheden af beregninger ved hjælp af Gavrilin-formlen kan estimeres ud fra dataene i tabellen.

Smeltepunkt for nogle metaller

Metal	Latent fusionsvarme , kcal*mol −1 $\Delta \mathrm {H} _{\text{pl))$	Smeltepunkt , K $\mathrm {T} _{\text{pl}}$
Metal		anslået	eksperimentel
Aluminium ${\ce {Al}}$	2,58	876	933
Vanadium ${\ce {V))$	5,51	1857	2180
Mangan ${\ce {Mn))$	3,50	1179	1517
Jern ${\ce {Fe}}$	4,40	1428	1811
Nikkel ${\ce {Ni))$	4.18	1406	1728
Kobber ${\ce {Cu))$	3.12	1051	1357
Zink ${\ce {Zn))$	1,73	583	692
Tin ${\ce {Sn))$	1,72	529	505
Molybdæn ${\ce {Mo}}$	8,74	2945	2890

Ifølge disse data varierer beregningsnøjagtigheden fra 2 til 30 %, hvilket er ganske acceptabelt i beregninger af denne art. $\mathrm {T} _{\text{pl}}$

Se også

hældepunkt

Noter

↑ Drits M. E., Budberg P. B., Burkhanov G. S., Drits A. M., Panovko V. M. Egenskaber ved elementer. - Metallurgi, 1985. - 672 s.
↑ 12 Haynes , 2011 , s. 4,122.
↑ Smeltepunktet for renset vand er blevet målt til 0,002519 ± 0,000002 °C, se Feistel, R.; Wagner, W. En ny tilstandsligning for H 2 O Ice Ih // J. Phys . Chem. Ref. Data : journal. - 2006. - Bd. 35 , nr. 2 . - S. 1021-1047 . - doi : 10.1063/1.2183324 . - .
↑ Andrievskii RA, Strel'nikova NS, Poltoratskii NI, Kharkhardin ED, Smirnov VS Smeltepunkt i systemer ZrC-HfC, TaC-ZrC, TaC-HfC // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics. - 1967. - T. 6 , no. 1 . — S. 65–67 . — ISSN 0038-5735 . - doi : 10.1007/BF00773385 .
↑ Det mest ildfaste materiale til dato er blevet skabt . indicator.ru . Hentet 9. august 2020. Arkiveret fra originalen 13. august 2020. (Russisk)
↑ Lindemann F.A.Beregningen af molekylære vibrationsfrekvenser (tysk) // Phys. Z .: butik. - 1910. - Bd. 11 . - S. 609-612 .
↑ Zhirifalko L. Statistisk faststoffysik. - M . : Mir, 1975. - S. 15.
↑ Gavrilin I. V. 3.7. Beregning af metallers smeltetemperatur // Smeltning og krystallisation af metaller og legeringer. - Vladimir: Red. VlGU, 2000. - S. 72. - 200 eksemplarer. — ISBN 5-89368-175-4 .

Litteratur

Haynes, William M. CRC Håndbog i kemi og fysik (ubestemt) . — 92. - CRC Press , 2011. - ISBN 1439855110 .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Britannica (online)

Materiens termodynamiske tilstande

Fasetilstande

Aggregeringstilstand Fasebalance Faseregel fasediagram Tilstandsligning
Solid	krystaller Monokrystal polykrystal Krystallit
mesofase	Amorfe kroppe glasagtig tilstand flydende krystal Nematisk Smektisk kolesterisk Søjlefase Mesogen Membran
Væske	Ideel væske Metastabil tilstand overophedet væske superkølet væske strakt væske Nedsmeltning superkritisk væske
Gas	Ideel gas rigtig gas Damp Mættet damp overophedet damp overmættet damp
Plasma	elektromagnetisk Quark-gluon plasma Glazma
Lav temperatur	bose kondensat Fermionisk kondensat kvantegas bose gas Fermi gas degenereret gas kvantevæske bose væske Fermi væske superflydende fast stof Fænomener Superfluiditet Superledningsevne
Andet	mærkelig sag fotonisk molekyle farve glas kondensat

Faseovergange

Første slags

Anden slags

i elektriske fænomener	ferroelektrisk Antiferroelektrisk
i magnetiske fænomener	ferromagneter Paramagneter Antiferromagneter

kvante

lambda punkt

Spred systemer

Geler
- Aerogel
Løsninger
kolloide systemer
- grov
- Frit spredt kolloid
Sol
Spraydåse
- Røg
- Støv
- Tåge
- tåge
Affjedring
Emulsion

se også