Топење

Топење — физички процес кој резултира во Фазен премин на една супстанција од цврста во течна состојба. Ова се случува кога внатрешната енергија на цврстите тела се зголемува, обично со примена на топлина или притисок, со што се зголемува температурата на супстанцијата е близу до точката на топење. Во точката на топење, подреденоста на јоните или молекулите во цврста фаза, при што се намалува подреденоста, и цврстото тело минува во течност. Тело кое ќе се стопи целосно е „стопено“ (иако овој збор обично се користи за супстанциите што се топат при високи температури, како што се стопеното железо или стопената лава).

Супстанции во стопена состојба обично имаат намалена вискозност како што температурата се зголемува. Исклучок од овој принцип е хемискиот елемент сулфур, чија вискозност се зголемува до одредена точка поради полимеризацијата и потоа се намалува при повисоки температури во стопена состојба.^[1]

Некои органски соединенија се топат преку меѓусостојби, состојби кои делумно се меѓу течна и цврста фаза.

Топењето како прв фазен премин

Од термодинамичка гледна точка, точката на топење на промената на Гибс бесплатна енергија ΔG на материјалот е нула, но постојат и не-нулта промени во енталпија (H) и ентропијата (S), познат како соодветно енталпија на соединување и ентропија на соединување. Затоа топењеto се класификува како прв ред фаза на траанзиција . Топење се случува кога на Гибс бесплатна енергија на течноста станува пониска од солидна за тој материјал. Температурата на која ќе се случи зависи од амбиенталниот притисок .

Ниски температури хелиум е единствен познат исклучок од општото правило.^[2] Хелиум-3 има негативна енталпија на соединување на температури под 0,3 К. хелиум-4, исто така, има многу малку негативен енталпија на соединување подолу 0.8 К. Ова значи дека,на соодветен константен притисок топлината мора да се отстрани од овие супстанци со цел да ги топи.^[3]

Услови за топење

Меѓу теоретски критериуми за топење, Lindemann ^[4] и на Born ^[5] критериуми се оние кои најчесто се користат како основа за да се анализира условите на топењето. Критериумот на Линдеман се наведува дека се јавува поради топење на вибрациона нестабилност, на пример, кристал се топи кога просечната амплитудата на топлински вибрации на атомите е релативно висока во споредба со меѓуатомски растојанија, на пример, <δu2> 1/2> δLRs, каде δu е атомско поместување, Линдеман параметар δL ≈ 0,20 и 0,25 и Rs е една половина од меѓуатомската дистанција ^[6]:. 177 Линдемановиот критериум за топење е поддржан од експериментални податоци, како за кристални материјали така и за стакло-течни транзиции во аморфни материјали. Борновиот критериум се заснова на катастрофа предизвикана од исчезнување модул еластична стриже, на пример, кога кристалот повеќе нема да има доволно цврстина механички да го издржат товарот.

Суперладење

Под стандарден сет на услови, точка на топење на супстанцијата е одлика сопственост. Точката на топење е често еднаква на точката на смрзнување. Сепак, под внимателно создадени услови, преладување или прегревање минато на топење или на мрзнење може да се случи. Вода на многу стаклената површина често ќе суперлади на неколку степени под нулата без замрзнување. Фини емулзии на чиста вода се ладат на -38 Целзиусови степени, без нуклеација да се формира мраз. Нуклеација се јавува како резултат на флуктуации на својствата на материјалот. Ако материјалите се чуваат уште таму често ништо (како физичка вибрации) за активирањето на оваа промена, и суперладење (или супертоплење) може да се случи. Термодинамички, суперладната течност е во метастабилна состојба во однос на кристална фаза, а тоа е веројатно да се кристализира одеднаш.

Топење на аморфни цврсти материи (стакла)

Очилата се аморфни тела кои обично се фабрикувани кога стопениот материјал се лади многу брзо под нивната стакло транзиција температура, без доволно време за редовна кристална решетка да се формира. Цврсти материи се одликуваат со висок степен на поврзаност помеѓу нивните молекули, и течности имаат пониски за поврзување на нивните структурни блокови. Топење од цврст материјал, исто така може да се смета за филтрирање преку прекинува на врските меѓу честичките пр. поврзување на обврзници.^[7] Во овој пристап топењето на аморфен материјал се случува кога скршени обврзници формираат филтрирање кластер со Tg зависни од квазирамнотежниот термодинамички параметри на обврзници на пр на енталпија (HD) и ентропија (SD) за формирање на обврзници во одреден систем на дадените услови:^[8]

T_{g}={\frac {H_{d}}{S_{d}+R\ln({\frac {1-f_{c}}{f_{c}}})}},

каде ФК е на прагот на филтрирање и R е универзална константа на гасот. Иако HD и SD не се вистинити рамнотежни термодинамички параметри и може да зависат од стапката на ладење се топи, тие може да се најде од достапните експериментални податоци на вискозноста на аморфни материјали.

Дури и под точката на топење, квазитечноста може да се набљудува на кристални површини. Дебелината на филмот зависи од температурата. Овој ефект е заеднички за сите кристалени материјали. Предтопењето ги покажува неговите ефекти во пр мраз издувам, растот на снегулки и, земајќи ја предвид зрнеста гранична површина предвид, можеби дури и во движењето на ледниците.

Поврзани концепти

Во генетиката, топење на ДНК значи да се разделиме двојно верижен ДНК во две насоки самостојно со загревање или употреба на хемиски агенси, cf. полимераза верижна реакција.

Поврзано

Наводи

↑ C. Michael Hogan (2011) Sulfure, Encyclopedia of Earth, eds. A.Jorgensen and C.J.Cleveland, National Council for Science and the environment, Washington DC.
↑ Atkins, Peter; Jones, Loretta (2008), Chemical Principles: The Quest for Insight (4. изд.), W. H. Freeman and Company, стр. 236, ISBN 0-7167-7355-4
↑ Ott, J. Bevan; Boerio-Goates, Juliana (2000), Chemical Thermodynamics: Advanced Applications, Academic Press, стр. 92–93, ISBN 0-12-530985-6
↑ F.A. Lindemann, Z. Phys. 11 (1910) 609–615.
↑ M. Born, J. Chem. Phys. 7 (1939) 591–601.
↑ Stuart A. Rice (15 February 2008). Advances in Chemical Physics. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-23807-3.
↑ S.Y. Park and D. Stroud, Phys. Rev. B 67, 212202 (2003).
↑ M.I. Ojovan, W.E. Lee. J. Non-Cryst. Solids, 356, 2534–2540 (2010).

Надворешни врски

[1] C. Michael Hogan (2011) Sulfure, Encyclopedia of Earth, eds. A.Jorgensen and C.J.Cleveland, National Council for Science and the environment, Washington DC.

[2] Atkins, Peter; Jones, Loretta (2008), Chemical Principles: The Quest for Insight (4. изд.), W. H. Freeman and Company, стр. 236, ISBN 0-7167-7355-4

[3] Ott, J. Bevan; Boerio-Goates, Juliana (2000), Chemical Thermodynamics: Advanced Applications, Academic Press, стр. 92–93, ISBN 0-12-530985-6

[4] F.A. Lindemann, Z. Phys. 11 (1910) 609–615.

[5] M. Born, J. Chem. Phys. 7 (1939) 591–601.

[Rice2008-6] Stuart A. Rice (15 February 2008). Advances in Chemical Physics. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-23807-3.

[7] S.Y. Park and D. Stroud, Phys. Rev. B 67, 212202 (2003).

[8] M.I. Ojovan, W.E. Lee. J. Non-Cryst. Solids, 356, 2534–2540 (2010).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]