Skip to main content
Global

14.3: Mabadiliko ya Awamu na Joto la Latent

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    183695

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Kuchunguza uhamisho wa joto.
    • Tumia joto la mwisho kutoka uhamisho wa joto.

    Hadi sasa tumejadili mabadiliko ya joto kutokana na uhamisho wa joto. Hakuna mabadiliko ya joto hutokea kutokana na uhamisho wa joto ikiwa barafu huyeyuka na inakuwa maji ya kioevu (yaani, wakati wa mabadiliko ya awamu). Kwa mfano, fikiria maji yanayotokana na icicles kuyeyuka juu ya paa iliyowaka na Jua. Kinyume chake, maji huganda kwenye tray ya barafu kilichopozwa na mazingira ya chini ya joto.

    Takwimu iliyotolewa inaonyesha kipande cha barafu cha chini cha chini, kisu, na matone ya maji yanayoangaza juu ya uso wake.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Joto kutoka hewa huhamisha barafu na kusababisha kuyeyuka. (mikopo: Mike Brand)

    Nishati inatakiwa kuyeyusha imara kwa sababu vifungo vya mshikamano kati ya molekuli katika imara lazima ivunjwe mbali kiasi kwamba, katika kiowevu, molekuli zinaweza kuzunguka kwa nguvu za kinetiki zinazofanana; hivyo, hakuna kupanda kwa halijoto. Vile vile, nishati inahitajika ili kuimarisha kioevu, kwa sababu molekuli katika kioevu huingiliana kupitia vikosi vya kuvutia. Hakuna mabadiliko ya joto mpaka mabadiliko ya awamu yamekamilika. Joto la kikombe cha soda mwanzoni\(0^oC\) linakaa\(0^oC\) hadi barafu lote limeyeyuka. Kinyume chake, nishati hutolewa wakati wa kufungia na condensation, kwa kawaida kwa namna ya nishati ya joto. Kazi inafanywa na vikosi vya ushirikiano wakati molekuli zinaletwa pamoja. Nishati inayofanana inapaswa kutolewa (dissipated) ili kuwawezesha kukaa pamoja (angalia Mchoro\(\PageIndex{2}\))

    Nishati inayohusika katika mabadiliko ya awamu inategemea mambo mawili makubwa: idadi na nguvu za vifungo au jozi za nguvu. Idadi ya vifungo ni sawia na idadi ya molekuli na hivyo kwa wingi wa sampuli. Nguvu ya nguvu inategemea aina ya molekuli. \(Q\)Joto linalohitajika kubadili awamu ya sampuli ya wingi\(m\) hutolewa na\[ Q = mL_f (melting/freezing),\]\[Q = mL_v (vaporization/condensation),\] ambapo joto la fusion la fusion\(L_f\), na joto la latent la mvuke\(L_v\), ni vipindi vya nyenzo ambavyo vinatambuliwa kwa majaribio. Angalia (Jedwali\(\PageIndex{1}\)).

    Kielelezo a inaonyesha nne na nne mraba kimiani kitu kinachoitwa imara. Tani hiyo inafanywa kwa safu nne za nyanja nyekundu, na kila mstari una nyanja nne. Vipengele vinaunganishwa pamoja kwa usawa na kwa wima na chemchemi, na kufafanua nafasi za mraba wazi kati ya chemchemi. Mshale mfupi unaonyesha radially nje kutoka kila nyanja. Mishale kwenye nyanja tofauti inaelekeza kwa njia tofauti lakini ni urefu sawa, na mmoja wao hukoma kwenye mduara uliopigwa ambao umeandikwa mipaka ya mwendo. Kwa haki ya kitu hiki huonyeshwa mishale miwili iliyopigwa. Mshale wa juu unaonyesha upande wa kulia na umeandikwa “pembejeo ya nishati” na “kuyeyuka.” Mshale wa chini unaonyesha kushoto na umeandikwa “pato la nishati” na “kufungia.” Kwa haki ya mishale iliyopigwa ni kuchora kinachoitwa kioevu. Mchoro huu una nyanja tisa nyekundu zilizopangwa kwa nasibu, na mshale uliojitokeza kutoka kila nyanja. Mishale ni ya urefu tofauti na kumweka katika mwelekeo tofauti.Kielelezo b inaonyesha kuchora kinachoitwa kioevu ambacho kimsingi ni sawa na ile ya takwimu a Kwa haki ya kuchora hii huonyeshwa mishale miwili iliyopigwa. Mshale wa juu unaonyesha upande wa kulia na umeandikwa “pembejeo ya nishati” na “chemsha.” Mshale wa chini unaonyesha kushoto na umeandikwa “pato la nishati” na “condense.” Kwa haki ya mishale iliyopigwa ni kuchora nyingine ya nyanja nyekundu zilizopangwa kwa nasibu ambazo zimeandikwa gesi. Mchoro huu una nyanja nane nyekundu na kila nyanja ina mshale wa moja kwa moja au wa pembe unaotokana nayo. Ikilinganishwa na kuchora upande wa kushoto unaoitwa kioevu, mishale hii ni ndefu na nyanja nyekundu zimewekwa zaidi.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\). (a) Nishati inahitajika kushinda sehemu ya vikosi vya kuvutia kati ya molekuli katika imara ili kuunda kioevu. Nishati hiyo hiyo lazima iondolewe ili kufungia kutokea. (b) Molekuli hutenganishwa na umbali mkubwa wakati wa kwenda kutoka kioevu hadi mvuke, zinahitaji nishati kubwa kushinda mvuto wa Masi. Nishati hiyo lazima iondolewe kwa condensation itafanyika. Hakuna mabadiliko ya joto mpaka mabadiliko ya awamu yamekamilika.

    Joto latent hupimwa katika vitengo vya J/kg. Wote\(L_f\) na\(L_v\) hutegemea dutu hii, hasa juu ya nguvu za majeshi yake ya Masi kama ilivyoelezwa hapo awali. \(L_f\)na\(L_v\) kwa pamoja huitwa coefficients latent joto. Wao ni latent, au siri, kwa sababu katika mabadiliko ya awamu, nishati huingia au huacha mfumo bila kusababisha mabadiliko ya joto katika mfumo; hivyo, kwa kweli, nishati imefichwa. Jedwali\(\PageIndex{1}\) linaorodhesha maadili ya mwakilishi wa\(L_f\) na\(L_v\), pamoja na pointi za kuyeyuka na za kuchemsha.

    Jedwali linaonyesha kwamba kiasi kikubwa cha nishati kinahusika katika mabadiliko ya awamu. Hebu tuangalie, kwa mfano, ni kiasi gani cha nishati kinachohitajika kuyeyuka kilo cha barafu\(0^oC\) ili kuzalisha kilo cha maji\(0^oC\). Kutumia equation kwa mabadiliko ya joto na thamani ya maji kutoka Jedwali\(\PageIndex{1}\), tunaona kwamba\[Q = mL_f = (1.0 \, kg)(334 \, kJ/kg) = 334 \, kJ\] ni nishati ya kuyeyuka kilo ya barafu. Hii ni nishati nyingi kwani inawakilisha kiasi sawa cha nishati kinachohitajika ili kuongeza joto la kilo 1 cha maji ya kioevu kutoka\(0^oC\) hadi\(79.8^oC\). Nishati zaidi inahitajika kuvukiza maji; itachukua 2256 kJ kubadili kilo 1 cha maji ya kioevu kwenye kiwango cha kawaida cha kuchemsha\((100^oC\) kwenye shinikizo la anga) hadi mvuke (mvuke wa maji). Mfano huu unaonyesha kwamba nishati kwa mabadiliko ya awamu ni kubwa sana ikilinganishwa na nishati inayohusishwa na mabadiliko ya joto bila mabadiliko ya awamu.

    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Inapunguza Fusion na Vaporization 1
        \(L_f\)     \(L_v\)  
    Dutu Kiwango cha kuyeyuka (ºC) \ (L_f\)” style="Nakala-align:center; "> kJ/kg kcal/kg Kiwango cha kuchemsha (°C) \ (L_V\)” style="Nakala-align:center; "> kJ/kg kcal/kg
    Heliamu -269.7 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 5.23 1.25 -268.9 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 20.9 4.99
    Hidrojeni -259.3 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 58.6 14.0 -252.9 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 452 108
    Nitrojeni -210.0 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 25.5 6.09 -195.8 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 201 48.0
    Oksijeni -218.8 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 13.8 3.30 -183.0 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 213 50.9
    Ethanol -114 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 104 24.9 78.3 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 854 204
    Amonia -75 \ (L_f\)” style="Nakala-align:center; "> 108 -33.4 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 1370 327
    Mercury -38.9 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 11.8 2.82 357 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 272 65.0
    Maji 0.00 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 334 79.8 100.0 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 2256 2 539 3
    Sulfuri 119 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 38.1 9.10 444.6 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 326 77.9
    Kiongozi 327 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 24.5 5.85 1750 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 871 208
    Antimoni 631 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 165 39.4 1440 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 561 134
    Aluminium 660 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 380 90 2450 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 11400 2720
    Fedha 961 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 88.3 21.1 2193 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 2336 558
    Dhahabu 1063 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 64.5 15.4 2660 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 1578 377
    Copper 1083 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 134 32.0 2595 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 5069 1211
    Uranium 1133 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 84 20 3900 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 1900 454
    Tungsten 3410 \ (L_F\)” style="Nakala-align:katikati; "> 184 44 5900 \ (L_V\)” style="Nakala-align:katikati; "> 4810 1150

    Mabadiliko ya awamu yanaweza kuwa na athari kubwa ya kuleta utulivu hata kwenye joto ambalo si karibu na kiwango na kiwango cha kuchemsha, kwa sababu uvukizi na condensation (uongofu wa gesi kwenye hali ya kioevu) hutokea hata kwenye joto chini ya kiwango cha kuchemsha.Chukua, kwa mfano, ukweli kwamba joto la hewa katika unyevu hali ya hewa mara chache kwenda juu\(35.0^oC\),

    ambayo ni kwa sababu wengi joto uhamisho huenda katika evaporating maji katika hewa. Vile vile, joto katika hali ya hewa ya baridi huanguka mara chache chini ya kiwango cha umande kwa sababu joto kubwa hutolewa wakati mvuke wa maji hupungua.

    Sisi kuchunguza madhara ya mabadiliko ya awamu kwa usahihi kwa kuzingatia kuongeza joto katika sampuli ya barafu katika\(-20^oC\) (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Joto la barafu linaongezeka linearly, linachukua joto kwa kiwango cha mara kwa mara\(0.50 \, cal/g \cdot ^oC\) hadi kufikia\(0^oC\). Mara baada ya joto hili, barafu huanza kuyeyuka mpaka barafu lote limeyeyuka, likichukua 79.8 cal/g ya joto. Joto hubakia mara kwa mara\(0^oC\) wakati wa mabadiliko ya awamu hii. Mara baada ya barafu yote ina melted, joto la maji kioevu kuongezeka, absorbing joto katika kiwango mpya ya mara kwa mara ya\(1.00 \, cal/g \cdot ^oC\). Katika\(100^oC\), maji huanza kuchemsha na joto tena linabaki mara kwa mara wakati maji inachukua 539 cal/g ya joto wakati wa mabadiliko ya awamu hii. Wakati kioevu yote imekuwa mvuke mvuke, joto huongezeka tena, kunyonya joto kwa kiwango cha\(0.482 \, cal/g \cdot ^oC\).

    Takwimu inaonyesha grafu mbili-dimensional na joto lililopangwa kwenye mhimili wima kutoka chini ya ishirini hadi digrii mia moja na ishirini Celsius. Mhimili usio na usawa umeandikwa delta Q imegawanywa na m na, kwa mabano, kalori kwa gramu. Mhimili huu usio na usawa huenda kutoka sifuri hadi mia nane. line sehemu labeled barafu inaenea zaidi na kulia katika digrii 60 juu ya usawa kutoka hatua minus digrii ishirini Celsius, zero delta Q kwa m kwa uhakika sifuri digrii Celsius na kuhusu 40 delta Q kwa m. usawa line sehemu kinachoitwa barafu na maji hadi kulia kutoka hatua hii takriban 120 delta Q kwa m. sehemu line kinachoitwa maji kisha inaenea juu na kulia katika takriban 45 digrii juu ya usawa kwa uhakika digrii mia moja Celsius na kuhusu 550 delta Q kwa m Kutoka hatua hii ya mwisho mstari usawa sehemu kinachoitwa maji pamoja na mvuke inaenea na haki ya kuhusu 780 delta Q kwa m Kutoka hapa, sehemu ya mwisho ya mstari iliyoandikwa mvuke inaenea juu na kulia kwa digrii 60 juu ya usawa hadi digrii mia moja na ishirini Celsius na 800 delta Q kwa m.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Grafu ya joto dhidi ya nishati imeongezwa. Mfumo huo umejengwa ili hakuna mvuke ukivukiza wakati barafu linapokwisha kuwa maji ya maji, na hivyo, wakati uvukizi unatokea, mvuke hubakia ndani ya mfumo. Vipande vya muda mrefu vya maadili ya joto mara kwa mara\(0^oC\) na\(100^oC\) kutafakari joto kubwa la latent la kuyeyuka na uvukizi, kwa mtiririko huo.

    Maji yanaweza kuenea kwenye joto chini ya kiwango cha kuchemsha. Nishati zaidi inahitajika kuliko kiwango cha kuchemsha, kwa sababu nishati ya kinetic ya molekuli za maji kwenye joto la chini\(100^oC\) ni chini ya ile\(100^oC\), kwa hiyo nishati ndogo inapatikana kutoka kwa mwendo wa random wa mafuta. Chukua, kwa mfano, ukweli kwamba, kwa joto la mwili, jasho kutoka ngozi inahitaji pembejeo ya joto ya 2428 kJ/kg, ambayo ni juu ya asilimia 10 ya juu kuliko joto la latent la uvukizi\(100^oC\). Joto hili linatokana na ngozi, na hivyo hutoa utaratibu wa baridi wa ufanisi katika hali ya hewa ya joto. Unyevu wa juu huzuia uvukizi, ili joto la mwili liweze kuongezeka, na kuacha jasho lisiloweza kuenea kwenye paji la uso wako.

    Mfano\(\PageIndex{1}\): Calculate Final Temperature from Phase Change: Cooling Soda with Ice Cubes

    Cubes tatu za barafu hutumiwa kutengeneza soda\(20^oC\) kwa wingi\(m_{soda} = 0.25 \, kg\). Barafu iko\(0^oC\) na kila mchemraba wa barafu una wingi wa 6.0 g Fikiria kwamba soda huhifadhiwa kwenye chombo cha povu ili kupoteza joto kunaweza kupuuzwa. Fikiria soda ina uwezo sawa wa joto kama maji. Pata joto la mwisho wakati barafu yote imeyeyuka.

    Mkakati

    cubes barafu ni katika joto ya kiwango cha\(0^oC\). Joto huhamishwa kutoka soda hadi barafu kwa kuyeyuka. Kuyeyuka kwa barafu hutokea kwa hatua mbili: kwanza mabadiliko ya awamu hutokea na imara (barafu) hubadilika kuwa maji ya kiowevu kwenye joto la kuyeyuka, halafu joto la maji haya linaongezeka. Kuyeyuka huzaa maji\(0^oC\), hivyo joto zaidi huhamishwa kutoka soda hadi maji haya mpaka mfumo wa maji pamoja na soda unafikia usawa wa mafuta, Joto\[Q_{ice} = -Q_{soda}.\] lililohamishwa kwenye barafu ni\(Q_{ice} = m_{ice}L_f + m_{ice} c_w (T_f - 0^oC).\). joto iliyotolewa mbali na soda ni\(Q_{soda} = m_{soda}c_w (T_f - 20^oC).\) Tangu hakuna joto hupotea\(Q_{ice} = -Q_{soda}\),, ili\[m_{ice}Lf + m_{ice} c_w (T_f - 0^oC) = -m_{soda} c_w (T_f - 20^oC).\] Lete masharti yote kuwashirikisha\(T_f\) upande wa kushoto na masharti mengine yote upande wa kulia upande. Tatua kwa kiasi kisichojulikana\(T_f\):\[T_f = \dfrac{m_{soda} c_w (20^oC) - m_{ice} L_f}{(m_{soda} + m_{ice}) c_w}.\]

    Suluhisho

    1. Tambua kiasi kinachojulikana. Uzito wa barafu ni\(m_{ice} = 3 \times 6.0 \, g = 0.018 \, kg \) na wingi wa soda ni\(m_{soda} = 0.25 \, kg\).
    2. Tumia maneno katika namba:\[m_{soda} c_w (20^oC) = (0.25 \, kg) (4186 \, J/kg \cdot ^oC) (20^oC) = 20,930 \, J\] na\[m_{ice}L_f = (0.018 \, kg)(334,000 \, J/kg) = 6012 \, J.\]
    3. Tumia denominator:\[(m_{soda} + m_{ice})c_w = (0.25 \, kg + 0.018 \, kg)(4186 \, J/kg \cdot ^oC)= 1122 \, J/^oC\]
    4. Tumia joto la mwisho:\[T_f = \dfrac{20,930 \, J - 6012 \, J}{1122 \, J/^oC} = 13^oC.\]

    Majadiliano

    Mfano huu unaonyesha nguvu kubwa zinazohusika wakati wa mabadiliko ya awamu. Uzito wa barafu ni takriban asilimia 7 wingi wa maji lakini husababisha mabadiliko yanayoonekana katika halijoto ya soda. Ingawa tulidhani kwamba barafu ilikuwa kwenye joto la kufungia, hii si sahihi: joto la kawaida ni\(-6^oC\). Hata hivyo, marekebisho haya hutoa joto la mwisho ambalo linafanana na matokeo tuliyopata. Je, unaweza kueleza kwa nini?

    Tumeona kwamba uvukizi inahitaji uhamisho wa joto kwa kioevu kutoka kwenye mazingira, ili nishati itolewe na mazingira. Uharibifu ni mchakato wa reverse, kuongeza joto la mazingira. Ongezeko hili linaweza kuonekana kushangaza, kwani tunashirikisha condensation na vitu baridi-kioo katika takwimu, kwa mfano. Hata hivyo, nishati lazima iondokewe kwenye molekuli ya condensing ili kufanya condense mvuke. Nishati ni sawa na ile inayohitajika kufanya mabadiliko ya awamu katika mwelekeo mwingine, kutoka kioevu hadi mvuke, na hivyo inaweza kuhesabiwa kutoka\(Q = mL_v\).

    Takwimu inaonyesha matone ya maji yaliyotumiwa kwenye glasi ya chai ya iced.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Aina ya condensation kwenye glasi hii ya chai ya iced kwa sababu joto la hewa jirani limepungua hadi chini ya kiwango cha umande. Kiwango ambacho molekuli za maji hujiunga pamoja huzidi kiwango ambacho hutenganisha, na hivyo maji hupungua. Nishati hutolewa wakati maji yanapungua, kuharakisha kiwango cha barafu katika kioo. (mikopo: Jenny Downing)

    Real-World Maombi

    Nishati pia hutolewa wakati kioevu kinafungia. Jambo hili hutumiwa na wakulima wa matunda huko Florida kulinda machungwa wakati joto liko karibu na kiwango cha kufungia\((0^oC)\). Wakulima hupunja maji kwenye mimea katika bustani ili maji yamefungia na joto hutolewa kwa machungwa yanayoongezeka kwenye miti. Hii inazuia joto ndani ya machungwa kuacha chini ya kufungia, ambayo ingeweza kuharibu matunda.

    Takwimu inaonyesha matawi ya miti yaliyo wazi yaliyofunikwa na barafu na icicles.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\). Barafu juu ya miti hii ilitoa kiasi kikubwa cha nishati wakati ilipokuwa imejaa, na kusaidia kuzuia joto la miti kuacha chini\(0^oC\). Maji hupunjwa kwa makusudi kwenye bustani ili kusaidia kuzuia baridi kali. (mikopo: Hermann Hammer)

    Uwezeshaji ni mpito kutoka imara hadi awamu ya mvuke. Huenda umeona kwamba theluji inaweza kutoweka ndani ya hewa nyembamba bila maelezo ya maji ya kioevu, au kutoweka kwa cubes za barafu kwenye friji. Reverse pia ni kweli: Frost inaweza kuunda madirisha baridi sana bila kupitia hatua ya kioevu. Athari maarufu ni kufanya “moshi” kutoka barafu kavu, ambayo ni imara kaboni dioksidi. Uwezeshaji hutokea kwa sababu shinikizo la mvuke la usawa wa yabisi si sifuri. Baadhi ya fresheners hewa kutumia sublimation ya imara kuingiza manukato ndani ya chumba. Mipira ya nondo ni mfano wa sumu kidogo wa fenoli (kiwanja cha kikaboni) ambacho kinashusha, ilhali baadhi ya yabisi, kama vile tetroksidi ya osmiamu, ni sumu kiasi kwamba ni lazima ihifadhiwe katika vyombo vyenye muhuri ili kuzuia yatokanayo na binadamu kwa mvuke zao zinazozalishwa na sublimation.

    Kielelezo inaonyesha mvuke zinazozunguka kutoka katikati ya glasi tatu zilizowekwa karibu na meza. Kioo hiki kina kipande cha barafu kavu katika lemonade. Vipande viwili vya limao vilivyochapishwa pia vinaonekana pamoja na glasi. Kielelezo b kinaonyesha mifumo ya baridi iliyoundwa kwenye jopo la dirisha.
    Kielelezo\(\PageIndex{6}\). Mabadiliko ya moja kwa moja kati ya imara na mvuke ni ya kawaida, wakati mwingine ni muhimu, na hata nzuri. (a) Barafu kavu hupunguza moja kwa moja gesi ya dioksidi kaboni. Mvuke unaoonekana hufanywa kwa matone ya maji. (mikopo: Windell Oskay) (b) Frost huunda mifumo kwenye dirisha la baridi sana, mfano wa imara iliyoundwa moja kwa moja kutoka kwa mvuke. (mikopo: Liz West)

    Mabadiliko yote ya awamu yanahusisha joto. Katika kesi ya mabadiliko ya moja kwa moja imara-mvuke, nishati inahitajika hutolewa na equation\(Q = mL_s\), wapi\(L_s\) joto la usawazishaji, ambayo ni nishati inayohitajika kubadili kilo 1.00 ya dutu kutoka awamu imara hadi awamu ya mvuke. \(L_s\)ni sawa\(L_f\) na na\(L_v\), na thamani yake inategemea dutu. Uwezeshaji unahitaji pembejeo ya nishati, ili barafu kavu ni baridi kali, wakati mchakato wa reverse (yaani, frosting) hutoa nishati. Kiasi cha nishati kinachohitajika kwa ajili ya upungufu ni wa utaratibu sawa wa ukubwa kama ile kwa mabadiliko mengine ya awamu.

    Nyenzo zilizowasilishwa katika sehemu hii na sehemu iliyotangulia inatuwezesha kuhesabu idadi yoyote ya athari zinazohusiana na mabadiliko ya joto na awamu. Katika kila kesi, ni muhimu kutambua mabadiliko gani ya joto na awamu yanayotokea na kisha kutumia equation sahihi. Kumbuka kwamba uhamisho wa joto na kazi unaweza kusababisha mabadiliko ya joto na awamu.

    Mikakati ya Kutatua matatizo kwa Madhara ya Uhamisho wa Joto

    1. Kuchunguza hali ili kuamua kuwa kuna mabadiliko katika joto au awamu. Je, kuna uhamisho wa joto ndani au nje ya mfumo? Wakati uwepo au kutokuwepo kwa mabadiliko ya awamu si dhahiri, unaweza kutaka kwanza kutatua tatizo kama hakuna mabadiliko ya awamu, na kuchunguza mabadiliko ya joto yaliyopatikana. Ikiwa inatosha kukuchukua nyuma ya kiwango cha kuchemsha au cha kuyeyuka, unapaswa kurudi nyuma na kufanya tatizo katika mabadiliko ya hatua-joto, mabadiliko ya awamu, mabadiliko ya joto ya baadae, na kadhalika.
    2. Tambua na uorodhesha vitu vyote vinavyobadilisha joto na awamu.
    3. Tambua hasa kile kinachohitajika kuamua katika tatizo (kutambua haijulikani). Orodha iliyoandikwa ni muhimu.
    4. Fanya orodha ya kile kinachopewa au kinachoweza kuhitimishwa kutokana na tatizo kama ilivyoelezwa (kutambua maarifa).
    5. Kutatua equation sahihi kwa wingi kuamua (haijulikani). Ikiwa kuna mabadiliko ya joto, joto la kuhamishwa linategemea joto maalum (angalia Mabadiliko ya Joto na Uwezo wa Joto) ambapo, kwa mabadiliko ya awamu, joto la kuhamishwa linategemea joto la latent. Angalia Jedwali\(\PageIndex{1}\).
    6. Badilisha ujuzi pamoja na vitengo vyao katika equation sahihi na kupata ufumbuzi wa namba kamili na vitengo. Utahitaji kufanya hivyo kwa hatua ikiwa kuna hatua zaidi ya moja kwenye mchakato (kama vile mabadiliko ya joto ikifuatiwa na mabadiliko ya awamu).
    7. Angalia jibu ili uone ikiwa ni busara: Je, ina maana? Kwa mfano, hakikisha kwamba mabadiliko ya joto hayana pia kusababisha mabadiliko ya awamu ambayo hujazingatia.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Kwa nini theluji inabaki kwenye mteremko wa mlima hata wakati joto la mchana ni kubwa kuliko joto la kufungia?

    Jibu

    Theluji hutengenezwa kutoka fuwele za barafu na hivyo ni awamu imara ya maji. Kwa sababu joto kubwa ni muhimu kwa mabadiliko ya awamu, inachukua muda fulani kwa joto hili likusanyike kutoka hewa, hata kama hewa iko juu\(0^oC\). Joto la hewa ni, kasi hii ya kubadilishana joto hutokea na kasi theluji inyeyuka.

    Muhtasari

    • Dutu nyingi zinaweza kuwepo ama katika fomu imara, kioevu, na gesi, ambazo hujulikana kama “awamu.”
    • Mabadiliko ya awamu hutokea kwa joto la kudumu kwa dutu fulani kwa shinikizo lililopewa, na joto hizi huitwa pointi za kuchemsha na kufungia (au kuyeyuka).
    • Wakati wa mabadiliko ya awamu, joto kufyonzwa au iliyotolewa hutolewa na\(Q = mL,\) wapi\(L\) mgawo wa joto wa latent.

    maelezo ya chini

    1 Maadili alinukuliwa katika kiwango cha kawaida na joto la kuchemsha kwenye shinikizo la kawaida la anga (1 atm).
    2 Katika 37.0ºC (joto la mwili), joto la mvuke\(L_v\) kwa maji ni 2430 kJ/kg au 580 kcal/kg
    3 Katika 37.0ºC (joto la mwili), joto la mvuke\(L_v\) kwa maji ni 2430 kJ/kg au 580 kcal/kg

    faharasa

    joto la upungufu
    nishati required na mabadiliko ya dutu kutoka awamu imara kwa awamu ya mvuke
    mgawo wa joto wa latent
    mara kwa mara ya kimwili sawa na kiasi cha joto kilichohamishwa kwa kila kilo 1 cha dutu wakati wa mabadiliko katika awamu ya dutu hii
    iliyo takaswa
    mpito kutoka awamu imara hadi awamu ya mvuke

    Wachangiaji na Majina

    Template:ContribOpenStaxCollege