- การควบรวมกิจการคืออะไร?
- ละลายของผสมและอิมัลชันที่เป็นของแข็ง
- ไอศกรีม
- น้ำแข็งหวานและเค็ม
- ตัวอย่าง
- ในห้องครัว
- ในการประดับ
- ในธรรมชาติ
- จุดหลอมเหลวของสารทั่วไป
- การทดลองเพื่ออธิบายฟิวชั่นสำหรับเด็กและวัยรุ่น
- โดมน้ำแข็งหลากสี
- ตู้เก็บความร้อน
- อ้างอิง
ฟิวชั่นคือการเปลี่ยนแปลงของรัฐจากของแข็งเป็นของเหลวสำหรับสารที่อยู่ในช่วงอุณหภูมิ หากสารมีความบริสุทธิ์สูงช่วงจะสอดคล้องกับอุณหภูมิเฉพาะ: จุดหลอมเหลว และเมื่อมีสิ่งเจือปนอยู่ในระดับหนึ่งจุดหลอมเหลวจะแสดงด้วยช่วง (เช่น 120-122 ° C)
เป็นหนึ่งในกระบวนการทางกายภาพที่พบบ่อยที่สุดในธรรมชาติ ของแข็งจะดูดซับความร้อนและเพิ่มอุณหภูมิจนกระทั่งของเหลวหยดแรกเริ่มก่อตัว จากนั้นหยดอื่น ๆ จะติดตามหยดแรกและตราบใดที่ของแข็งทั้งหมดยังไม่ละลายอุณหภูมิของมันจะคงที่
ที่มา: Pixabay
ทำไม? เนื่องจากความร้อนทั้งหมดถูกใช้ไปเพื่อผลิตของเหลวมากขึ้นแทนที่จะให้ความร้อนในภายหลัง ดังนั้นของแข็งและของเหลวจึงมีอุณหภูมิเท่ากันและอยู่ร่วมกันอย่างสมดุล หากการจ่ายความร้อนคงที่สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของของเหลวที่สมบูรณ์
ด้วยเหตุนี้เมื่อหินย้อยน้ำแข็งเริ่มละลายในฤดูใบไม้ผลิเมื่อการเปลี่ยนสถานะได้เริ่มขึ้นมันจะไม่สิ้นสุดจนกว่าจะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำเหลว ในภาพด้านบนจะเห็นได้ว่าแม้แต่เกล็ดน้ำแข็งก็ยังลอยอยู่ภายในหยดน้ำ
การหาจุดหลอมเหลวของสารที่ไม่รู้จักเป็นการทดสอบที่ดีเยี่ยมในการระบุ (ตราบเท่าที่ไม่มีสิ่งสกปรกจำนวนมาก)
นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่ประกอบกันเป็นของแข็งนั้นแข็งแกร่งเพียงใด เมื่อมันละลายที่อุณหภูมิสูงขึ้นก็จะยิ่งมีแรงระหว่างโมเลกุลมากขึ้น
การควบรวมกิจการคืออะไร?
ฟิวชั่นประกอบด้วยการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว โมเลกุลหรืออะตอมในของเหลวมีพลังงานเฉลี่ยสูงขึ้นเมื่อเคลื่อนที่สั่นและหมุนด้วยความเร็วสูงขึ้น ด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดช่องว่างระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึ้นและปริมาตรเพิ่มขึ้น (แม้ว่าจะไม่ใช่กรณีนี้กับน้ำก็ตาม)
เนื่องจากในของแข็งโมเลกุลจะมีการจัดเรียงที่กะทัดรัดมากขึ้นพวกมันจึงขาดอิสระในการเคลื่อนไหวและมีพลังงานเฉลี่ยต่ำกว่า สำหรับการเปลี่ยนสถานะของแข็งและของเหลวโมเลกุลหรืออะตอมของของแข็งจะต้องสั่นด้วยความเร็วที่สูงขึ้นโดยการดูดซับความร้อน
เมื่อมันสั่นสะเทือนชุดของโมเลกุลจะแยกออกจากกันเพื่อสร้างหยดแรก ดังนั้นการหลอมรวมจึงไม่มีอะไรมากไปกว่าการหลอมละลายของของแข็งที่เกิดจากผลของความร้อน อุณหภูมิที่สูงขึ้นของแข็งจะละลายเร็วขึ้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟิวชั่นสามารถนำไปสู่การก่อตัวของอุโมงค์และรูพรุนภายในของแข็ง สิ่งนี้สามารถแสดงให้เห็นได้ผ่านการทดลองเฉพาะสำหรับเด็ก
ละลายของผสมและอิมัลชันที่เป็นของแข็ง
ที่มา: Pixabay
ไอศกรีม
การหลอมเหลวหมายถึงการหลอมด้วยความร้อนของสารหรือของผสม อย่างไรก็ตามคำนี้ยังใช้เพื่ออ้างถึงการละลายของสารอื่น ๆ ที่ไม่ได้จัดประเภทเป็นของแข็งอย่างเคร่งครัด: อิมัลชัน
ตัวอย่างที่เหมาะคือไอศกรีม เป็นอิมัลชันของน้ำแช่แข็ง (และบางชนิดตกผลึก) กับอากาศและไขมัน (นมครีมโกโก้เนย ฯลฯ )
ไอศกรีมละลายหรือละลายเนื่องจากน้ำแข็งเกินจุดหลอมเหลวอากาศจะเริ่มหนีออกไปและของเหลวจะลากส่วนประกอบที่เหลือไป
เคมีของไอศกรีมมีความซับซ้อนมากและแสดงถึงจุดสนใจและความอยากรู้เมื่อพิจารณาคำจำกัดความของฟิวชั่น
น้ำแข็งหวานและเค็ม
ในส่วนของสารผสมที่เป็นของแข็งอื่น ๆ เราไม่สามารถพูดถึงจุดหลอมเหลวเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง นั่นคือไม่ใช่เกณฑ์ชี้ขาดในการระบุสารอย่างน้อยหนึ่งชนิด ในส่วนผสมเมื่อส่วนประกอบหนึ่งละลายส่วนอื่น ๆ สามารถละลายได้ในเฟสของเหลวซึ่งอยู่ตรงข้ามกับแนวทแยงมุมกับการละลาย
ตัวอย่างเช่นส่วนผสมน้ำแข็งน้ำตาล - เกลือที่เป็นของแข็งจะละลายได้อย่างสมบูรณ์ทันทีที่น้ำแข็งเริ่มละลาย เนื่องจากน้ำตาลและเกลือละลายในน้ำได้มากจึงละลายได้ แต่ไม่ได้หมายความว่าน้ำตาลและเกลือละลาย
ตัวอย่าง
ในห้องครัว
ตัวอย่างทั่วไปของฟิวชั่นสามารถพบได้ในห้องครัว บัตเตอร์ช็อคโกแลตหมากฝรั่งและขนมอื่น ๆ จะละลายหากได้รับความร้อนโดยตรงจากดวงอาทิตย์หรือหากอยู่ในที่ร้อน ขนมบางชนิดเช่นมาร์ชเมลโลว์ถูกหลอมโดยเจตนาเพื่อให้ได้รสชาติที่ดีที่สุด
สูตรอาหารจำนวนมากระบุว่าต้องละลายส่วนผสมอย่างน้อยหนึ่งอย่างก่อนที่จะเพิ่ม ชีสไขมันและน้ำผึ้ง (มีความหนืดมาก) อยู่ในส่วนผสมเหล่านี้ด้วย
ในการประดับ
ในการตกแต่งช่องว่างและวัตถุบางอย่างจะใช้โลหะแก้วและเซรามิกที่มีการออกแบบที่แตกต่างกัน เครื่องประดับเหล่านี้สามารถพบเห็นได้ที่ระเบียงของอาคารกระจกและกระเบื้องโมเสคของผนังบางส่วนหรือในสินค้าที่ขายภายในร้านอัญมณี
ทั้งหมดประกอบด้วยวัสดุที่หลอมที่อุณหภูมิสูงมากดังนั้นก่อนอื่นจึงต้องละลายหรืออ่อนตัวเพื่อให้ทำงานได้และให้ได้รูปทรงที่ต้องการ
ที่นี่มีการใช้งานเหล็กไส้เช่นเดียวกับที่ช่างตีเหล็กทำในการผลิตอาวุธเครื่องมือและวัตถุอื่น ๆ ในทำนองเดียวกันฟิวชั่นช่วยให้ได้โลหะผสมโดยการเชื่อมโลหะสองชนิดขึ้นไปในสัดส่วนมวลที่ต่างกัน
จากแก้วหลอมเหลวคุณสามารถสร้างรูปปั้นตกแต่งเช่นม้าหงส์ชายและหญิงของที่ระลึกสำหรับการเดินทาง ฯลฯ
ในธรรมชาติ
ตัวอย่างหลักของการละลายในธรรมชาติสามารถเห็นได้จากการละลายของภูเขาน้ำแข็ง ในลาวามีส่วนผสมของหินที่หลอมละลายด้วยความร้อนสูงภายในภูเขาไฟ และในเปลือกโลกซึ่งมีโลหะเหลวอยู่เหนือกว่าโดยเฉพาะเหล็ก
จุดหลอมเหลวของสารทั่วไป
ชุดของสารทั่วไปที่มีจุดหลอมเหลวตามลำดับมีดังต่อไปนี้:
- น้ำแข็ง, 0ºC
- พาราฟิน65.6ºC
- ช็อคโกแลต, 15.6-36.1ºC (โปรดทราบว่าเป็นช่วงอุณหภูมิเนื่องจากมีช็อคโกแลตที่ละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าหรือสูงกว่า)
-Palmitic acid, 63ºC
- อาการ์85ºC
- ฟอสฟอรัส44ºC
- อลูมิเนียม658ºC
- แคลเซียม851ºC
- ทอง1083ºC
- ทองแดง1083ºC
- เหล็ก1530ºC
–Mercury, -39ºC (เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง)
- ก๊าซมีเธน-182ºC
- เอทานอล, -117ºC
- กราไฟท์คาร์บอน4073ºC
- ถ่านหินเพชร4096ºC
ดังที่เห็นได้โดยทั่วไปแล้วโลหะเนื่องจากพันธะโลหะมีจุดหลอมเหลวสูงสุด อย่างไรก็ตามคาร์บอนเกินกว่านั้นแม้จะมีพันธะโควาเลนต์ แต่ด้วยการจัดเรียงโมเลกุลที่เสถียรมาก
โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้วเช่นก๊าซมีเธนและเอทานอลไม่มีปฏิกิริยารุนแรงพอที่จะยังคงเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง
จากส่วนที่เหลือความแข็งแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลภายในของแข็งสามารถอนุมานได้โดยการวัดจุดหลอมเหลว ของแข็งที่ทนต่ออุณหภูมิที่แผดเผาต้องมีโครงสร้างที่มั่นคงมาก
โดยทั่วไปแล้วของแข็งโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าของแข็งโควาเลนต์ที่มีขั้วไอออนิกและโลหะ
การทดลองเพื่ออธิบายฟิวชั่นสำหรับเด็กและวัยรุ่น
โดมน้ำแข็งหลากสี
นี่อาจเป็นหนึ่งในการทดลองที่เรียบง่ายและมีศิลปะที่สุดในการอธิบายการหลอมรวมให้เด็ก ๆ คุณต้องการ:
- แผ่นเปลือกโลกบางแผ่นในลักษณะที่เมื่อน้ำจับตัวเป็นน้ำแข็งพวกมันจะก่อตัวเป็นโดม
- ถาดขนาดใหญ่เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวที่น้ำแข็งสามารถละลายได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย
- เกลือ (อาจมีราคาถูกที่สุดในตลาด)
- สีผักและหยดหรือช้อนเพื่อเพิ่ม
เมื่อได้โดมน้ำแข็งและวางบนถาดแล้วจะมีการเติมเกลือลงไปในพื้นผิวเล็กน้อย การสัมผัสเกลือกับน้ำแข็งเพียงอย่างเดียวจะทำให้มีน้ำไหลออกมาทำให้ถาดเปียก
เนื่องจากน้ำแข็งมีความสัมพันธ์กับเกลือสูงและสารละลายเกิดขึ้นซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าน้ำแข็ง
จากนั้นหยดสีผสมอาหารสองสามหยดลงในโดม สีจะแทรกซึมเข้าไปในอุโมงค์ของโดมและรูขุมขนทั้งหมดอันเป็นผลมาจากการละลายครั้งแรก ผลที่ได้คืองานรื่นเริงของสีที่ติดอยู่ในน้ำแข็ง
ในที่สุดสีจะผสมในน้ำในถาดทำให้ผู้ชมตัวน้อยเป็นที่ประจักษ์อีกครั้ง
ตู้เก็บความร้อน
ภายในตู้ควบคุมอุณหภูมิสามารถใส่สารจำนวนหนึ่งลงในภาชนะทนความร้อนได้ จุดประสงค์ของการทดลองนี้เพื่อแสดงให้วัยรุ่นเห็นว่าสารแต่ละชนิดมีจุดหลอมเหลวของตัวเอง
เลือกสารอะไรได้บ้าง? ตามเหตุผลแล้วโลหะหรือเกลือไม่สามารถเข้าไปในตู้ได้เนื่องจากพวกมันละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า500ºC (ตู้จะละลาย)
ดังนั้นจากรายชื่อสารจึงสามารถเลือกสารที่มีอุณหภูมิไม่เกิน100ºCได้ตัวอย่างเช่นปรอท (สมมติว่าตู้เย็นสามารถระบายความร้อนได้ต่ำกว่า-40ºC) น้ำแข็งช็อคโกแลตพาราฟินและกรดปาล์มิติก
วัยรุ่น (และเด็ก ๆ ด้วย) จะดูปรอทกลายเป็นของเหลวสีดำเมทัลลิก จากนั้นการละลายของน้ำแข็งสีขาวแท่งช็อกโกแลตกรดปาลมิติกและเทียนพาราฟินในที่สุด
เพื่ออธิบายว่าทำไมพาราฟินจึงละลายที่อุณหภูมิสูงกว่าช็อกโกแลตจึงจำเป็นต้องวิเคราะห์โครงสร้างของมัน
ถ้าทั้งพาราฟินและกรดปาล์มิติกเป็นสารประกอบอินทรีย์อดีตต้องประกอบด้วยโมเลกุลที่หนักกว่าหรือโมเลกุลที่มีขั้วมากกว่า (หรือทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน) การให้คำอธิบายเกี่ยวกับข้อสังเกตดังกล่าวอาจถือเป็นการบ้านสำหรับนักเรียน
อ้างอิง
- Van't Hul J. (24 กรกฎาคม 2555). การทดลองวิทยาศาสตร์น้ำแข็งละลายด้วยสีน้ำเกลือและของเหลว ดึงมาจาก: artfulparent.com
- Tobin, Declan (2018) เรื่องสนุก ๆ เกี่ยวกับจุดหลอมเหลวสำหรับเด็ก วิทยาศาสตร์ง่าย ๆ สำหรับเด็ก ดึงมาจาก: easyscienceforkids.com
- ซาร่าห์ (2558, 11 มิถุนายน). การทดลองวิทยาศาสตร์อย่างง่ายสำหรับเด็ก: อะไรละลายในดวงอาทิตย์? สนุกกระปรี้กระเปร่าสำหรับเด็กชายและเด็กหญิง สืบค้นจาก: frugalfun4boys.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- h2g2 (03 ตุลาคม 2560). จุดหลอมเหลวของสารทั่วไปบางชนิด สืบค้นจาก: h2g2.com
- มหาวิทยาลัยเปิด. (2006/08/03) จุดหลอมเหลว กู้คืนจาก: open.edu
- Lumen เคมีสำหรับวิชาเอกที่ไม่ใช่ (เอสเอฟ) จุดหลอมเหลว. สืบค้นจาก: courses.lumenlearning.com
- Gillespie, แคลร์ (13 เมษายน 2561). ปัจจัยอะไรที่มีผลต่อจุดหลอมเหลว? Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com