Hauv lub neej niaj hnub, peb txhua tus tam sim no thiab tom qab ntawd ntsib cov xwm txheej uas ua ke nrog cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv ntawm cov tshuaj los ntawm ib lub xeev ntawm kev sib sau mus rau lwm qhov. Thiab feem ntau peb yuav tsum tau soj ntsuam xws li phenomena ntawm tus piv txwv ntawm ib qho ntawm feem ntau cov tshuaj sib txuas - paub zoo thiab paub dej. Los ntawm tsab xov xwm koj yuav kawm paub yuav ua li cas hloov cov dej ua kua rau hauv cov dej khov khov tshwm sim - txheej txheem hu ua dej crystallization - thiab cov yam ntxwv dab tsi ua rau qhov kev hloov pauv no.
Txoj kev hloov pauv yog dab tsi?
Txhua tus paub tias nyob rau hauv qhov xwm txheej muaj peb lub ntsiab lus sib sau ua ke (theem) ntawm cov teeb meem: khoom, kua thiab gaseous. Feem ntau ib lub xeev plaub ntxiv rau lawv - ntshav (vim cov yam ntxwv uas txawv ntawm cov pa roj). Txawm li cas los xij, thaum dhau los ntawm cov pa roj mus rau plasma, tsis muaj tus cwj pwm ntse ciam teb, thiab nws cov khoom tau txiav txim siab tsis ntau.kev sib raug zoo ntawm cov khoom ntawm cov teeb meem (molecules thiab atoms), ntau npaum li cas lub xeev ntawm cov atoms lawv tus kheej.
Txhua yam khoom, dhau los ntawm ib lub xeev mus rau lwm qhov, nyob rau hauv ib txwm muaj kev hloov pauv sai sai (tsuas yog qee lub xeev supercritical, tab sis peb yuav tsis kov lawv ntawm no). Xws li ib tug transformation yog ib theem kev hloov, los yog theej, ib yam ntawm nws ntau yam. Nws tshwm sim ntawm qee qhov sib xyaw ua ke ntawm lub cev tsis muaj zog (kub thiab siab), hu ua qhov hloov pauv theem.
Kev hloov pauv ntawm cov kua rau hauv cov pa roj yog evaporation, qhov tshwm sim rov qab yog condensation. Kev hloov pauv ntawm cov khoom los ntawm cov khoom mus rau cov kua hauv lub xeev yog yaj, tab sis yog tias cov txheej txheem mus rau qhov tsis sib xws, ces nws yog hu ua crystallization. Lub cev muaj zog tuaj yeem hloov mus rau hauv cov pa roj thiab rov ua dua - hauv cov xwm txheej no lawv hais txog sublimation thiab desublimation.
Thaum lub sijhawm crystallization, dej hloov mus rau hauv dej khov thiab ua kom pom tseeb tias nws lub cev hloov pauv ntau npaum li cas. Cia peb nyob ntawm qee cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm qhov tshwm sim no.
Lub tswvyim ntawm crystallization
Thaum cov kua dej khov thaum lub caij txias, qhov xwm txheej ntawm kev sib cuam tshuam thiab kev npaj ntawm cov khoom ntawm cov khoom hloov pauv. Lub zog kinetic ntawm random thermal txav ntawm nws cov khoom sib xyaw txo qis, thiab lawv pib tsim cov ntawv cog lus ruaj khov nrog ib leeg. Thaum cov molecules (los yog atoms) kab nyob rau hauv ib tug tsis tu ncua, raws li txoj cai los ntawm cov bonds, lub crystal qauv ntawm cov khoom yog tsim.
Crystallization tsis yog ib txhij npog tag nrho cov ntim ntawm cov kua txias, tab sis pib nrog kev tsim cov pob zeb me me. Cov no yog cov chaw hu ua crystallization. Lawv loj hlob nyob rau hauv cov khaubncaws sab nraud povtseg, stepwise, los ntawm kev ntxiv ntau thiab ntau molecules los yog atoms ntawm cov teeb meem raws li loj hlob txheej.
Crystalization tej yam kev mob
Crystalization yuav tsum tau txias cov kua rau ib qho kub thiab txias (nws kuj yog lub melting point). Yog li, qhov kub thiab txias ntawm cov dej nyob rau hauv ib txwm muaj yog 0 ° C.
Rau txhua yam khoom, crystallization yog yam ntxwv los ntawm tus nqi ntawm cov cua sov latent. Qhov no yog tus nqi ntawm lub zog tso tawm thaum lub sij hawm tus txheej txheem no (thiab nyob rau hauv lub opposite rooj plaub, feem, lub zog absorbed). Qhov tshwj xeeb kub ntawm crystallization ntawm dej yog cov cua sov latent tso tawm los ntawm ib kilogram dej ntawm 0 ° C. Ntawm tag nrho cov khoom nyob ze dej, nws yog ib qho ntawm qhov siab tshaj plaws thiab yog li ntawm 330 kJ / kg. Xws li ib tug loj tus nqi yog vim lub structural nta uas txiav txim lub parameters ntawm dej crystallization. Peb yuav siv cov qauv los xam cov latent cua sov hauv qab no, tom qab xav txog cov yam ntxwv no.
Txhawm rau them nyiaj rau cov cua sov latent, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum tau ua kom cov kua ua kom sov kom thiaj li pib siv lead ua kev loj hlob. Lub degree ntawm supercooling muaj qhov cuam tshuam loj rau tus naj npawb ntawm cov chaw crystallization thiab ntawm tus nqi ntawm lawv txoj kev loj hlob. Thaum cov txheej txheem tab tom ua, qhov txias ntxiv ntawm qhov kub ntawm cov khoom tsis hloov.
dej molecule
Yuav kom nkag siab zoo dua li dej crystallizes, koj yuav tsum paub seb cov molecule ntawm cov tshuaj no tau npaj li cas, vimtus qauv ntawm cov molecule txiav txim cov yam ntxwv ntawm daim ntawv cog lus nws tsim.
Ib lub atom oxygen thiab ob lub hydrogen atoms ua ke hauv cov dej molecule. Lawv tsim ib daim duab peb sab obtuse isosceles uas cov pa atom nyob rau ntawm lub apex ntawm obtuse kaum ntawm 104.45 °. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, cov pa oxygen heev rub lub electron huab nyob rau hauv nws cov kev taw qhia, kom lub molecule yog ib tug hluav taws xob dipole. Cov nqi nyob rau hauv nws yog faib nyob rau hauv lub vertices ntawm ib tug xav txog tetrahedral pyramid - ib tug tetrahedron nrog lub sab hauv ntawm kwv yees li 109 °. Yog li ntawd, cov molecule tuaj yeem tsim plaub hydrogen (proton) daim ntawv cog lus, uas, tau kawg, cuam tshuam rau cov khoom ntawm dej.
Txoj kev ntawm cov qauv dej thiab dej khov
Lub peev xwm ntawm cov dej molecule los tsim cov ntawv cog lus proton tau tshwm sim hauv cov kua thiab cov khoom. Thaum dej yog cov kua, cov ntawv cog lus no tsis ruaj khov, yooj yim rhuav tshem, tab sis kuj tseem tsim dua tshiab. Vim lawv muaj, cov dej molecules muaj kev sib koom ua ke ntau dua li cov khoom ntawm lwm cov kua. Associating, lawv tsim tshwj xeeb cov qauv - pawg. Vim li no, theem cov ntsiab lus ntawm cov dej tau hloov mus rau qhov kub siab dua, vim tias kev puas tsuaj ntawm cov koom haum ntxiv no kuj xav tau lub zog. Ntxiv mus, lub zog tseem ceeb heev: yog tias tsis muaj hydrogen bonds thiab pawg, lub crystallization kub ntawm dej (nrog rau nws melting) yuav yog -100 ° C, thiab boiling +80 ° C.
Cov qauv ntawm pawg yog zoo ib yam rau cov qauv ntawm cov dej khov crystalline. Txuas txhua tus nrog plaub tus neeg nyob sib ze, cov dej molecules tsim cov qauv openwork crystalline nrog lub hauv paus hauv cov duab ntawm hexagon. Tsis zoo li cov dej ua kua, qhov twg microcrystals - pawg - tsis ruaj khov thiab cov xov tooj ntawm tes vim yog thermal txav ntawm cov molecules, thaum cov dej khov, lawv rov kho lawv tus kheej kom ruaj khov thiab tsis tu ncua. Hydrogen bonds txhim kho kev sib koom ua ke ntawm qhov chaw siv lead ua lattice, thiab vim li ntawd, qhov kev ncua deb ntawm cov molecules ua me ntsis loj dua hauv cov kua theem. Qhov xwm txheej no piav qhia txog qhov dhia hauv qhov ceev ntawm cov dej thaum lub sij hawm nws crystallization - qhov ceev poob los ntawm yuav luag 1 g/cm3 mus txog 0.92 g / cm 3.
About latent heat
Cov yam ntxwv ntawm cov qauv molecular ntawm cov dej yog qhov xav tau tiag tiag hauv nws cov khoom. Qhov no tuaj yeem pom, tshwj xeeb, los ntawm qhov kub tshwj xeeb ntawm crystallization ntawm dej. Nws yog vim qhov tseeb ntawm qhov muaj cov ntawv cog lus proton, uas txawv cov dej los ntawm lwm cov tebchaw uas tsim cov pob zeb molecular. Nws tau raug tsim los hais tias lub zog ntawm hydrogen daim ntawv cog lus hauv dej yog kwv yees li 20 kJ ib mole, uas yog, rau 18 g. Ib feem tseem ceeb ntawm cov ntawv cog lus no tau tsim "en masse" thaum dej khov - qhov no yog qhov rov qab los ntawm lub zog loj. los ntawm.
Cia muab xam yooj yim. Cia 1650 kJ ntawm lub zog tso tawm thaum lub sij hawm crystallization ntawm dej. Qhov no yog ntau heev: sib npaug zog tuaj yeem tau txais, piv txwv li, los ntawm kev tawg ntawm rau F-1 txiv qaub grenades. Cia peb suav cov dej loj uas tau dhau los ua crystallization. Cov qauv qhia txog tus nqi ntawm cov cua sov latent Q, huab hwm coj m thiab cov cua sov tshwj xeeb ntawm crystallizationλ yog qhov yooj yim heev: Q=– λm. Qhov kos npe rho tawm tsuas yog txhais tau hais tias cov cua sov tau muab tawm los ntawm lub cev. Hloov cov nqi paub, peb tau txais: m=1650/330=5 (kg). Tsuas yog 5 litres xav tau rau ntau npaum li 1650 kJ ntawm lub zog kom tso tawm thaum lub sij hawm crystallization ntawm dej! Tau kawg, lub zog tsis tau muab tam sim ntawd - cov txheej txheem siv sijhawm ntev txaus, thiab cov cua sov tau ploj mus.
Ntau tus noog, piv txwv li, paub zoo txog cov cuab yeej dej no, thiab siv nws los bask ze cov dej khov ntawm cov pas dej thiab cov dej ntws, nyob rau hauv cov chaw xws li huab cua kub ntau dua.
Crystalization ntawm kev daws
Dej yog cov kuab tshuaj zoo heev. Cov tshuaj yaj nyob rau hauv nws hloov lub crystallization point, raws li txoj cai, downward. Qhov siab dua qhov concentration ntawm cov tshuaj, qhov qis dua qhov kub yuav khov. Ib qho piv txwv zoo yog dej hiav txwv, uas muaj ntau cov ntsev sib txawv. Lawv cov concentration hauv dej hiav txwv yog 35 ppm, thiab cov dej no crystallizes ntawm -1.9 ° C. Lub salinity ntawm dej nyob rau hauv txawv seas yog txawv heev, yog li ntawd lub freezing point yog txawv. Yog li, cov dej B altic muaj cov ntsev tsis ntau tshaj 8 ppm, thiab nws cov crystallization kub yog ze rau 0 ° C. Cov dej hauv av mineralized kuj khov ntawm qhov kub hauv qab xoom. Nws yuav tsum tau nco ntsoov tias peb ib txwm hais txog dej crystallization: hiav txwv dej khov yuav luag txhua zaus tshiab, thaum huab cua, me ntsis ntsev.
Aqueous daws ntawm ntau yam cawv kuj txawv ntawm qhov txo qiskhov taw tes, thiab lawv crystallization tsis mus sai sai, tab sis nrog ib tug tej yam kub ntau yam. Piv txwv li, 40% cawv pib khov ntawm -22.5 ° C thiab thaum kawg crystallizes ntawm -29.5 ° C.
Tab sis ib qho kev daws ntawm xws li alkali xws li caustic soda NaOH lossis caustic yog qhov tshwj xeeb nthuav: nws yog tus yam ntxwv los ntawm qhov kub ntawm crystallization.
dej ntshiab khov li cas?
Hauv cov dej distilled, cov qauv pawg tau tawg vim evaporation thaum lub sij hawm distillation, thiab tus naj npawb ntawm hydrogen bonds ntawm cov molecules ntawm cov dej no tsawg heev. Tsis tas li ntawd, cov dej zoo li no tsis muaj impurities xws li tshem tawm cov plua plav microscopic, npuas, thiab lwm yam, uas yog qhov chaw ntxiv ntawm kev tsim siv lead ua. Vim li no, qhov taw tes crystallization ntawm cov dej distilled qis qis rau -42 ° C.
Nws muaj peev xwm ua kom cov dej distilled supercool txawm mus rau -70 ° C. Nyob rau hauv lub xeev no, supercooled dej muaj peev xwm crystallize yuav luag tam sim ntawd tshaj tag nrho cov ntim nrog me ntsis co co los yog ingress ntawm insignificant impurity.
Cov dej kub tsis sib haum
Qhov tseeb - dej kub hloov mus rau hauv lub xeev crystalline sai dua li dej txias - tau hu ua "Mpemba effect" hauv kev hwm ntawm Tanzanian cov tub ntxhais kawm uas nrhiav pom qhov tsis zoo no. Ntau qhov tseeb, lawv paub txog nws nyob rau hauv ancient sij hawm, txawm li cas los xij, nrhiav tsis tau ib qho kev piav qhia, ntuj philosophers thiab cov kws tshawb fawb ntuj nws thiaj li tso tseg tsis xyuam xim rau qhov tshwm sim tsis meej.
Xyoo 1963, Erasto Mpemba xav tsis thoob liCov dej khov sov sov ua kom nrawm dua li cov dej khov nab kuab sib tov. Thiab nyob rau hauv 1969, ib tug intriguing tshwm sim tau lees paub twb nyob rau hauv ib tug kev sim lub cev (los ntawm txoj kev, nrog rau kev koom tes ntawm Mpemba nws tus kheej). Cov txiaj ntsig tau piav qhia los ntawm ntau qhov laj thawj:
- ntau qhov chaw ntawm crystallization xws li cua npuas;
- kub kub dissipation ntawm dej kub;
- tus nqi siab ntawm evaporation, ua rau txo qis hauv cov kua ntim.
Siab raws li qhov ua kom pom tseeb
Kev sib raug zoo ntawm lub siab thiab qhov kub thiab txias raws li qhov tseem ceeb uas cuam tshuam rau cov txheej txheem ntawm cov dej crystallization tau pom meej meej hauv daim duab qhia theem. Nws tuaj yeem pom los ntawm nws tias nrog kev nce siab, qhov kub thiab txias ntawm theem hloov ntawm cov dej los ntawm cov kua mus rau lub xeev cov khoom qis qis qis heev. Lawm, qhov rov qab los kuj muaj tseeb: qhov qis dua, qhov siab dua qhov yuav tsum tau muaj rau kev tsim dej khov, thiab nws loj hlob qeeb qeeb. Txhawm rau ua tiav cov dej hauv qab uas dej (tsis yog distilled!) muaj peev xwm crystallize rau hauv cov dej khov zoo tib yam Ih ntawm qhov qis tshaj qhov kub ntawm -22 ° C, lub siab yuav tsum tau nce mus rau 2085 atmospheres.
Qhov siab tshaj plaws crystallization kub sib haum nrog cov hauv qab no ua ke ntawm cov xwm txheej, hu ua triple point of water: 0.006 atmospheres and 0.01°C. Nrog rau cov kev txwv no, cov ntsiab lus ntawm crystallization-melting thiab condensation-boiling coincide, thiab tag nrho peb lub xeev ntawm aggregation ntawm dej coexist nyob rau hauv equilibrium (nyob rau hauv tsis muaj lwm yam tshuaj).
Ntau yam dej khov
Tam sim no paub txog 20 kev hloov khoLub xeev ntawm dej - los ntawm amorphous mus rau dej khov XVII. Tag nrho cov ntawm lawv, tshwj tsis yog rau cov dej khov Ih zoo tib yam, yuav tsum muaj cov txheej txheem crystallization uas txawv rau lub ntiaj teb, thiab tsis yog txhua tus ntawm lawv nyob ruaj khov. Tsuas yog cov dej khov Ic tsis tshua pom muaj nyob rau hauv cov khaubncaws sab nraud povtseg ntawm lub ntiaj teb huab cua, tab sis nws tsim tsis cuam tshuam nrog cov dej khov, vim nws yog tsim los ntawm cov dej vapor ntawm qhov kub tsis tshua muaj siab. Ice XI tau pom nyob rau hauv Antarctica, tab sis qhov kev hloov kho no yog ib qho derivative ntawm cov dej khov zoo tib yam.
Los ntawm crystallization ntawm dej ntawm qhov kub siab heev, nws muaj peev xwm tau txais cov dej khov hloov pauv xws li III, V, VI, thiab nrog rau qhov kub thiab txias - dej khov VII. Nws zoo li qee qhov ntawm lawv tuaj yeem tsim nyob rau hauv cov xwm txheej txawv txawv rau peb lub ntiaj teb ntawm lwm lub cev ntawm lub hnub ci: ntawm Uranus, Neptune lossis loj satellites ntawm cov ntiaj chaw loj. Ib tug yuav tsum xav tias yav tom ntej kev sim thiab kev tshawb fawb theoretical ntawm qhov tseem me me ntawm cov khoom siv ntawm cov dej khov no, nrog rau cov yam ntxwv ntawm lawv cov txheej txheem crystallization, yuav qhia qhov teeb meem no thiab qhib ntau yam tshiab.
