Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_32_09 Název materiáluTání a tuhnutí AutorMgr. Petr Lintner Tematická oblastFyzika Tematický okruhMolekulová fyzika a termika Ročník2 Datum tvorbyúnor 2014 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Tání a tuhnutí

Tání pevné látky Přechod látky z pevného skupenství do kapalného. U krystalických látek nastává tání při určité teplotě, kterou nazýváme teplota tání, značíme t t. Teploty tání některých látek jsou uvedeny ve fyzikálních tabulkách (např. led 0 °C, etanol -115 °C, rtuť -38,8 °C, olovo 327 °C, železo °C, wolfram °C). Pevné amorfní látky (např. sklo, asfalt, vosk, sádlo) nemají určitou teplotu tání – při zahřívání postupně měknou, až se přemění na kapalinu.

Tání pevné látky Během tání pevné látky se teplota soustavy pevného a kapalného skupenství nemění a je rovna teplotě tání. Veškeré teplo dodávaná soustavě je při tání spotřebováno na rozrušení krystalové mřížky. Při teplotě tání je vnitřní energie roztaveného tělesa větší než vnitřní energie téhož tělesa v krystalickém stavu při téže teplotě (zvětší se střední potenciální energie částic). Při dodávání tepla se bude teplota soustavy zvyšovat až poté, co všechna látka roztaje.

Přijímaní tepla krystalickou a amorfní látkou Tání krystalické látky probíhá za stálé teploty. Teplota se začne zvyšovat až se veškerá látka přemění na kapalné skupenství. Skupenství se mění skokově. Amorfní látka postupně měkne, až se přemění na kapalinu. Teplota se průběžně neustále zvyšuje. Skupenství se mění pozvolně.

Teplo, které přijme pevné těleso již zahřáté na teplotu tání, aby se přeměnilo na kapalinu téže teploty, se nazývá skupenské teplo tání L t. Přitom předpokládáme, že nenastávají jiné přeměny energie a že tlak nad tající látkou je stálý. Skupenské teplo tání vztažené na 1 kg určité látky se nazývá měrné skupenské teplo tání látky l t. Hlavní jednotkou měrného skupenského tepla tání je joule na kilogram (J·kg -1 ).

Hodnoty měrného skupenského tepla tání některých látek jsou uvedeny ve fyzikálních tabulkách. Vybrané hodnoty l t : Látkaledetanololovocínstříbroměďželezohliník l t (kJ·kg -1 )

Tuhnutí, krystalizace Přechod látky z kapalného skupenství do pevného. Vzniká-li krystalická látka, jev nazýváme krystalizace. Pro chemicky čisté látky probíhá krystalizace za stálé teploty tuhnutí, která je rovna teplotě tání dané látky. Při tuhnutí kapalina odevzdává svému okolí skupenské teplo tuhnutí, které je rovno skupenskému teplu tání pevného tělesa z téže látky a stejné hmotnosti.

Při dosažení teploty tuhnutí se v kapalině začnou vytvářet krystalizační jádra, k nimž se v pravidelném uspořádání připojují další částice. V kapalině tak vzniká soustava volně pohyblivých krystalků nepravidelného tvaru, které postupně narůstají. Tímto způsobem vzniká polykrystalická látka. Vytvoří-li se v kapalině pouze jedno krystalizační jádro, vzniká monokrystal.

Změna objemu těles při tání a tuhnutí Většina látek při tání zvětšuje svůj objem (např. olovo o 3,4 %). Pouze některé látky (led, antimon, bismut, germanium a některé slitiny) při tání svůj objem zmenšují. U ledu tato změna činí přibližně 9 %. Tato vlastnost ledu vyplývá z toho, že pravidelné uspořádání molekul vody v krystalové mřížce ledu je prostorově náročnější než neuspořádané rozložení molekul v kapalné vodě – pro vznik vodíkové vazby je nutné aby molekuly vody byly vůči sobě natočeny určitým způsobem a aby jejich vzájemná vzdálenost měla určitou hodnotu, která je větší než střední vzdálenost mezi molekulami kapalné vody.

Molekulová struktura kapalné vody a ledu [1]

Závislost teploty tání na vnějším tlaku Teplota tání krystalické látky závisí na okolním tlaku. U látek, u kterých při jejich tání dochází k zvětšení objemu, roste při zvýšení tlaku i teplota tání. Je-li tání látky doprovázeno zmenšením objemu, pak teplota tání se zvýšením tlaku klesá. U ledu způsobuje zvýšení tlaku o 100 kPa pokles teploty tání o 7,5 mK.

Otázky a úkoly: 1.Voda o teplotě 0 °C je ve dvou nádobách. Jedna nádoba je obalena ledem o teplotě 0 °C, druhá je ponořena do vody o teplotě 0 °C. Utvoří se v některé nádobě led? 2.Jak se změní hustota látek při tání a tuhnutí? 3.Popište význam zvětšení objemu při tuhnutí vody v přírodě. 4.Uveďte příklady z praxe, kde je třeba počítat se zvětšení objemu při tuhnutí vody.

Použité zdroje: BARTUŠKA, Karel. Fyzika pro gymnázia: Molekulová fyzika a termika. 2. vyd. Praha: Prometheus, 1994, 254 s. ISBN SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, s. ISBN Použité obrázky: [1] Edinformatics - Education for the Information Age. [online]. [cit ]. Dostupný na