Почему они плавятся, когда нагреваются?
  • Что такое молекула?
  • Не каждое вещество имеет температуру плавления?

Жаркий летний день. Вы отдыхаете у бассейна, и у вас вдруг возникнет позыв на прохладное лакомство. После быстрого похода в магазин вы садитесь сложа руки, чтобы насладиться солнышком с большим стаканом прохладного напитка со льдом и мороженым.

Вдруг, вас срочно зовут помочь. Вы быстро бежите, чтобы сделать то, о чём просят. После вы возвращаетесь на место и видите масштаб бедствия, которое произошло.



Когда вы уходили, у вас был прохладный напиток со льдом и мороженое. По возвращении, у вас тепленький стакан водянистого напитка и лужа от мороженого. Что здесь происходит? Они растаяли, конечно!

Оставить кубики льда и мороженое на горячем солнышке не очень хорошая идея, если вы хотите, чтобы они сохранились прохладными. Почему нет? Все знают ответ: они тают. Но задумывались ли вы, почему именно они тают, когда становится жарко? Что именно здесь происходит?

Плавление — это естественный, научный процесс, который ученые называют фазовым переходом. Это происходит на молекулярном уровне. Все, что вы видите вокруг, состоит из молекул. Молекулы представляют собой крошечные частицы, которые вы обычно не можете видеть невооруженным глазом.

Молекулы состоят из основных строительных блоков, называемых элементами. Молекула воды (Н2О), например, состоит из двух элементов: водорода и кислорода. В частности, каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода.

Когда вода в твердом состоянии, которое мы называем лед, ее отдельные молекулы плотно упакованы вместе. На самом деле, они упакованы так плотно, что едва могут двигаться. Это именно то, что делает лед твердым.

Когда добавляется энергия в виде тепла, молекулы воды начинают двигаться. Поскольку все больше и больше тепла, то молекулы движутся быстрее и быстрее, вызывая ослабление структуры молекулы. Поскольку структура ослабляется, появляется больше движения. Это видно по тому, как сплошной лед превращается в жидкую воду, то есть он начинает плавиться.

В качестве жидкости, молекулы воды все еще могут держатся вместе, но они двигаются легче. Если есть дополнительное тепло, они будут так двигаться, что больше не смогут удерживаться вместе. Когда это происходит, жидкость превращается в газ из-за распада молекул и испарения в воздух.

Температура, при которой вещество превращается в жидкое, называется температурой плавления. Каждое вещество имеет температуру плавления. Например, точка плавления воды в форме льда 0º С. Когда температура поднимется выше 0º С, лед начнет таять и превратится в воду.

Многие другие вещества имеют температуру плавления, которая намного выше, чем у льда. Специфические свойства атомов в твердом теле и то, каким образом они связываются друг с другом определяют температуру плавления вещества.

Например, химические элементы с самыми высокими точками плавления — вольфрам и углерод, которые плавятся при 3422º C и 3871º C, соответственно. Ученые также научились смешивать различные металлы, чтобы сделать сплавы с чрезвычайно высокой температурой плавления. Один такой сплав, карбид гафния тантала, плавится при поразительной температуре в 4215º C!