Тепловые процессы (часть 3)

Подведенная теплота увеличивает энергию колебания атомов, что проявляется в повышении температуры. С возрастанием температуры увеличивается концентрация вакансий в кристаллической решетке. При плавлении концентрация вакансий достигает критического значения и решетка распадается на легкоподвижные субмикроскопические области, беспорядочно ориентированные относительно друг друга. В этот момент теплота, подводимая извне, не увеличивает энергию колебаний атомов и температура остается постоянной. Дальнейший подвод теплоты к полностью расплавившемуся телу вновь приводит к повышению энергии колебаний атомов (или молекул) и к повышению температуры жидкости. Для большинства веществ при увеличении давления температура плавления повышается (см. рис. 3.4, кривая AD). Для некоторых веществ (вода, галлий, висмут и др.) плотность жидкой фазы больше, чем твердой. Температура плавления этих веществ понижается начиная с тройной точки (см. рис. 3.4, кривая AD').
Аморфные твердые вещества (стекло, битумы, смола и др.) не имеют определенной температуры плавления и при нагреве постепенно размягчаются в широком диапазоне температур.
Процесс парообразования по молекулярно-кинетическим представлениям - непрерывный процесс вылета молекул за пределы конденсированной фазы в результате теплового движения. Он сопровождается поглощением теплоты. Сублимация возможна во всем диапазоне температур и давлений, при котором совместно существуют твердая и газообразная фазы. Подводимая теплота затрачивается на преодоление сил связи между частицами твердого тела и на отрыв частиц с поверхности кристалла. Кривая равновесия твердое тело - пар называется кривой сублимации (см. рис. 3.4, кривая АС). Скорость сублимации (т. е. масса вещества, сублимирующая в единицу времени) связана с температурой поверхности и давлением насыщенного пара.
В зависимости от условий в газовой фазе можно выделить три области - равновесную (Рк ≈ Рз,), кинетическую (Рк = 0) и переходную. В равновесной области результирующая скорость сублимации близка к скорости диффузионного (или конвективного) переноса и практически не зависит от коэффициента сублимации. В кинетической области она определяется кинетикой сублимации и не зависит от окружающей среды. В переходной области на результирующую скорость сублимации оказывает влияние газообразная фаза.
Интенсивность испарения увеличивается с повышением температуры. Температура жидкости при испарении понижается. Для ее поддержания к жидкости необходимо подвести теплоту (общая теплота испарения), равную сумме внутренней и внешней теплоты испарения. Скорость испарения, т. е. количество жидкости, переходящей в пар за 1с, зависит от внешнего давления и движения газообразной фазы над свободной поверхностью жидкости.

---