ในย่อหน้าก่อนหน้านี้ เราดูกราฟการละลายและการแข็งตัวของน้ำแข็ง กราฟแสดงให้เห็นว่าในขณะที่น้ำแข็งกำลังละลาย อุณหภูมิของน้ำแข็งจะไม่เปลี่ยนแปลง (ดูรูปที่ 18) และหลังจากที่น้ำแข็งละลายหมดแล้วเท่านั้น อุณหภูมิของของเหลวที่เกิดขึ้นจึงเริ่มสูงขึ้น แต่แม้ในระหว่างกระบวนการละลาย น้ำแข็งก็ยังได้รับพลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องทำความร้อน และจากกฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นไปตามที่ไม่อาจหายไปได้ พลังงานเชื้อเพลิงที่ใช้ไปในระหว่างการหลอมละลายคืออะไร?
เรารู้ว่าในผลึก โมเลกุล (หรืออะตอม) ถูกจัดเรียงตามลำดับที่เข้มงวด อย่างไรก็ตาม แม้ในผลึก พวกมันก็ยังอยู่ในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน (ออสซิลเลท) เมื่อร่างกายร้อนขึ้น ความเร็วเฉลี่ยในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น เป็นผลให้พลังงานจลน์และอุณหภูมิเฉลี่ยเพิ่มขึ้นด้วย บนกราฟนี่คือส่วน AB (ดูรูปที่ 18) เป็นผลให้ช่วงการสั่นสะเทือนของโมเลกุล (หรืออะตอม) เพิ่มขึ้น เมื่อร่างกายได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิหลอมละลาย ลำดับการจัดเรียงอนุภาคในผลึกจะหยุดชะงัก คริสตัลสูญเสียรูปร่าง สารละลายจากสถานะของแข็งเป็นของเหลว
ดังนั้น พลังงานทั้งหมดที่ตัวผลึกได้รับหลังจากที่ถูกให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลวแล้วจะถูกใช้ในการทำลายคริสตัล ในเรื่องนี้อุณหภูมิของร่างกายจะหยุดเพิ่มขึ้น บนกราฟ (ดูรูปที่ 18) นี่คือส่วน BC
การทดลองแสดงให้เห็นว่าต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อเปลี่ยนสารผลึกต่าง ๆ ที่มีมวลเท่ากันให้เป็นของเหลวที่จุดหลอมเหลว
ปริมาณทางกายภาพที่แสดงให้เห็นว่าต้องให้ความร้อนแก่วัตถุที่เป็นผลึกซึ่งมีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมเพื่อเปลี่ยนให้เป็นสถานะของเหลวโดยสมบูรณ์ที่จุดหลอมเหลว เรียกว่าความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
ความร้อนจำเพาะของฟิวชันแสดงด้วย แลมบ์ดา (อักษรกรีก "แลมบ์ดา") มีหน่วยเป็น 1 J/kg
ความร้อนจำเพาะของฟิวชันถูกกำหนดโดยการทดลอง จึงพบว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมละลายของน้ำแข็งคือ 3.4 10 5 - ซึ่งหมายความว่าหากต้องการเปลี่ยนก้อนน้ำแข็งที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม ที่อุณหภูมิ 0 °C ให้เป็นน้ำที่มีอุณหภูมิเท่ากัน จะต้องใช้พลังงาน 3.4 10 5 J และในการละลายบล็อกตะกั่วที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมที่อุณหภูมิหลอมละลายคุณจะต้องใช้พลังงาน 2.5 10 4 J
ดังนั้น ณ จุดหลอมเหลว พลังงานภายในของสารในสถานะของเหลวจึงมากกว่าพลังงานภายในของสารที่มีมวลเท่ากันในสถานะของแข็ง
ในการคำนวณปริมาณความร้อน Q ที่จำเป็นในการละลายวัตถุผลึกที่มีมวล m ซึ่งถ่ายที่อุณหภูมิหลอมเหลวและความดันบรรยากาศปกติ ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน λ จะต้องคูณด้วยมวลของวัตถุ m:
จากสูตรนี้สามารถระบุได้ว่า
แลม = Q / ม., ม. = Q / แลม
การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อสารที่เป็นผลึกแข็งตัว จะมีการปล่อยความร้อนออกมาในปริมาณเท่ากันกับที่ถูกดูดซับไว้เมื่อมันละลาย ดังนั้น เมื่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัมแข็งตัวที่อุณหภูมิ 0 °C ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่ากับ 3.4 · 10 5 J ต้องใช้ความร้อนเท่ากันทุกประการในการละลายน้ำแข็งน้ำหนัก 1 กก. ที่อุณหภูมิ 0 °C .
เมื่อสารแข็งตัว ทุกอย่างจะเกิดขึ้นในลำดับที่กลับกัน ความเร็วและพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลในสารหลอมเหลวที่ถูกทำให้เย็นลงจึงลดลง แรงดึงดูดสามารถยึดโมเลกุลที่เคลื่อนที่ช้าไว้ใกล้กันได้แล้ว เป็นผลให้การจัดเรียงของอนุภาคได้รับคำสั่ง - เกิดคริสตัลขึ้น พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกจะถูกใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ บนกราฟนี่คือส่วนของ EF (ดูรูปที่ 18)
การตกผลึกจะสะดวกขึ้นหากมีอนุภาคแปลกปลอม เช่น อนุภาคฝุ่น อยู่ในของเหลวตั้งแต่แรกเริ่ม พวกมันกลายเป็นศูนย์กลางของการตกผลึก ภายใต้สภาวะปกติ มีจุดศูนย์กลางการตกผลึกจำนวนมากในของเหลว ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิดการก่อตัวของผลึก
ตารางที่ 4.
ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของสารบางชนิด (ที่ความดันบรรยากาศปกติ)
ในระหว่างการตกผลึก พลังงานจะถูกปล่อยออกมาและถ่ายโอนไปยังวัตถุที่อยู่รอบๆ
ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกของวัตถุที่มีมวล m ก็ถูกกำหนดโดยสูตรเช่นกัน
พลังงานภายในร่างกายลดลง
ตัวอย่าง- ในการเตรียมชา นักท่องเที่ยวใส่น้ำแข็ง 2 กก. ที่อุณหภูมิ 0 °C ลงในหม้อ ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเปลี่ยนน้ำแข็งให้เป็นน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 °C ไม่ได้คำนึงถึงพลังงานที่ใช้ในการทำความร้อนหม้อไอน้ำ
จะต้องใช้ความร้อนจำนวนเท่าใดหากนักท่องเที่ยวนำน้ำที่มีมวลเท่ากันที่อุณหภูมิเดียวกันจากหลุมน้ำแข็งแทนน้ำแข็ง
มาเขียนเงื่อนไขของปัญหาและแก้ไขกัน
คำถาม
- จะอธิบายกระบวนการละลายวัตถุตามทฤษฎีโครงสร้างของสสารได้อย่างไร?
- พลังงานเชื้อเพลิงที่ใช้ไปเมื่อหลอมละลายวัตถุผลึกที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิหลอมละลายคืออะไร?
- ความร้อนจำเพาะของฟิวชันเรียกว่าอะไร?
- จะอธิบายกระบวนการแข็งตัวตามทฤษฎีโครงสร้างของสสารได้อย่างไร?
- ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อละลายของแข็งที่เป็นผลึกที่จุดหลอมเหลวคำนวณอย่างไร
- จะคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกของวัตถุที่มีจุดหลอมเหลวได้อย่างไร?
แบบฝึกหัดที่ 12
ออกกำลังกาย
- วางกระป๋องดีบุกที่เหมือนกันสองกระป๋องไว้บนเตา เทน้ำที่มีน้ำหนัก 0.5 กก. ลงในที่เดียว ใส่ก้อนน้ำแข็งที่มีมวลเท่ากันหลายก้อนลงในอีกก้อนหนึ่ง สังเกตว่าน้ำในขวดทั้งสองใบใช้เวลานานเท่าใดจึงจะเดือด เขียนรายงานสั้นๆ เกี่ยวกับประสบการณ์ของคุณและอธิบายผลลัพธ์
- อ่านย่อหน้า “ร่างกายอสัณฐาน การหลอมละลายของวัตถุอสัณฐาน” เตรียมรายงานเรื่องนี้ด้วย
ในการที่จะละลายสารที่เป็นของแข็งนั้นจะต้องได้รับความร้อน และเมื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายใด ๆ จะสังเกตเห็นคุณลักษณะที่น่าสงสัยประการหนึ่ง
ลักษณะเฉพาะคืออุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นถึงจุดหลอมเหลวแล้วหยุดจนกว่าร่างกายจะเข้าสู่สถานะของเหลว หลังจากการละลายอุณหภูมิจะเริ่มสูงขึ้นอีกครั้งหากยังคงให้ความร้อนต่อไป นั่นคือมีช่วงหนึ่งที่เราให้ความร้อนแก่ร่างกายแต่ก็ไม่ร้อนขึ้น พลังงานความร้อนที่เราใช้ไปอยู่ที่ไหน? เพื่อตอบคำถามนี้ เราต้องตรวจดูภายในร่างกาย
ในของแข็งโมเลกุลจะถูกจัดเรียงตามลำดับที่แน่นอนในรูปของผลึก พวกมันไม่เคลื่อนไหวเลย มีเพียงการสั่นอยู่กับที่เล็กน้อยเท่านั้น เพื่อให้สารเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว โมเลกุลจะต้องได้รับพลังงานเพิ่มเติมเพื่อที่จะสามารถหลุดพ้นจากแรงดึงดูดของโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงในผลึกได้ ด้วยการให้ความร้อนแก่ร่างกาย เราจะให้พลังงานที่จำเป็นแก่โมเลกุล และจนกว่าโมเลกุลทั้งหมดจะได้รับพลังงานเพียงพอและทำลายผลึกทั้งหมดอุณหภูมิของร่างกายก็ไม่เพิ่มขึ้น การทดลองแสดงให้เห็นว่าสารต่างๆ ที่มีมวลเท่ากันต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกันเพื่อที่จะละลายให้หมด
นั่นคือมีค่าบางอย่างขึ้นอยู่กับ สารต้องดูดซับความร้อนเท่าใดจึงจะละลาย?- และค่านี้จะต่างกันไปตามสารต่างๆ ปริมาณในฟิสิกส์นี้เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของสาร จากการทดลองอีกครั้ง ค่าความร้อนจำเพาะของฟิวชันสำหรับสารต่างๆ ได้ถูกสร้างและรวบรวมไว้ในตารางพิเศษซึ่งสามารถรวบรวมข้อมูลนี้ได้ ความร้อนจำเพาะของฟิวชันแสดงด้วยตัวอักษรกรีก γ (แลมบ์ดา) และมีหน่วยวัดคือ 1 J/kg
สูตรความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
ความร้อนจำเพาะของฟิวชันหาได้จากสูตร:
โดยที่ Q คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการหลอมวัตถุที่มีมวล m
จากการทดลองเป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อสารแข็งตัว พวกมันจะปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันที่จำเป็นในการละลาย โมเลกุลที่สูญเสียพลังงานก่อตัวเป็นผลึกจนไม่สามารถต้านทานแรงดึงดูดของโมเลกุลอื่นได้ และอีกครั้ง อุณหภูมิของร่างกายจะไม่ลดลงจนกว่าร่างกายจะแข็งตัว และจนกว่าพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในการหลอมละลายจะถูกปล่อยออกมา กล่าวคือ ความร้อนจำเพาะของฟิวชันแสดงให้เห็นว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการหลอมวัตถุที่มีมวล m และพลังงานที่จะถูกปล่อยออกมาเมื่อวัตถุนั้นแข็งตัว
ตัวอย่างเช่น ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของน้ำในสถานะของแข็ง กล่าวคือ ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของน้ำแข็งคือ 3.4 * 105 J/kg ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้คุณคำนวณได้ว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการละลายน้ำแข็งที่มีมวลเท่าใดก็ได้ เมื่อทราบความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งและน้ำแล้ว คุณสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดสำหรับกระบวนการเฉพาะ เช่น การละลายน้ำแข็งที่มีน้ำหนัก 2 กก. และอุณหภูมิ - 30°C และนำน้ำที่ได้ไปต้มให้เดือด ข้อมูลดังกล่าวสำหรับสารต่างๆ ถือเป็นสิ่งสำคัญมากในอุตสาหกรรมในการคำนวณต้นทุนพลังงานที่แท้จริงในการผลิตสินค้าใดๆ
ในบทนี้ เราจะศึกษาแนวคิดเรื่อง "ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน" ค่านี้แสดงลักษณะปริมาณความร้อนที่ต้องให้กับสาร 1 กิโลกรัมที่จุดหลอมเหลวเพื่อให้สารผ่านจากของแข็งไปเป็นสถานะของเหลว (หรือกลับกัน)
เราจะศึกษาสูตรการหาปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการหลอมละลาย (หรือปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึก) ของสาร
หัวข้อ: สถานะรวมของสสาร
บทเรียน: ความร้อนจำเพาะของการหลอมละลาย
บทเรียนนี้เน้นไปที่คุณลักษณะหลักของการหลอม (การตกผลึก) ของสาร - ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
ในบทเรียนสุดท้าย เราได้พูดถึงคำถาม: พลังงานภายในของร่างกายเปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างการหลอมละลาย
เราพบว่าเมื่อเพิ่มความร้อน พลังงานภายในร่างกายจะเพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกัน เรารู้ว่าพลังงานภายในของร่างกายสามารถกำหนดลักษณะได้ด้วยแนวคิดเช่นอุณหภูมิ ดังที่เราทราบแล้วว่าอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการหลอมละลาย ดังนั้นจึงอาจเกิดความสงสัยได้ว่าเรากำลังเผชิญกับความขัดแย้ง: พลังงานภายในเพิ่มขึ้น แต่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง
คำอธิบายสำหรับข้อเท็จจริงนี้ค่อนข้างง่าย: พลังงานทั้งหมดถูกใช้ไปกับการทำลายโครงตาข่ายคริสตัล กระบวนการย้อนกลับจะคล้ายกัน: ในระหว่างการตกผลึก โมเลกุลของสารจะรวมกันเป็นระบบเดียว ในขณะที่พลังงานส่วนเกินจะถูกปล่อยออกมาและดูดซับโดยสภาพแวดล้อมภายนอก
จากการทดลองต่างๆ พบว่าสารชนิดเดียวกันต้องใช้ความร้อนต่างกันในการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว
จากนั้นจึงตัดสินใจเปรียบเทียบปริมาณความร้อนเหล่านี้กับสารที่มีมวลเท่ากัน สิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของคุณลักษณะเช่นความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
คำนิยาม
ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน- ปริมาณความร้อนที่ต้องให้สาร 1 กิโลกรัมที่ให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลวเพื่อถ่ายเทจากสถานะของแข็งเป็นของเหลว
ปริมาณที่เท่ากันจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการตกผลึกของสาร 1 กิโลกรัม
แสดงด้วยความร้อนจำเพาะของฟิวชัน (อักษรกรีก อ่านว่า "แลมบ์ดา" หรือ "แลมบ์ดา")
หน่วย: . ในกรณีนี้ ไม่มีอุณหภูมิในมิติ เนื่องจากอุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการหลอม (การตกผลึก)
ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการหลอมสาร จะใช้สูตรดังนี้
ปริมาณความร้อน (J);
ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน ( ซึ่งค้นหาในตาราง;
มวลของสาร
เมื่อวัตถุตกผลึก จะมีเครื่องหมาย "-" เขียนไว้ เนื่องจากมีการปล่อยความร้อนออกมา
ตัวอย่างคือความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของน้ำแข็ง:
- หรือความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของเหล็ก:
.
ความจริงที่ว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของน้ำแข็งนั้นมากกว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของเหล็กนั้นไม่น่าแปลกใจเลย ปริมาณความร้อนที่สารเฉพาะต้องการสำหรับการหลอมละลายนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของสาร โดยเฉพาะพลังงานของพันธะระหว่างอนุภาคของสารนี้
ในบทนี้ เราได้ดูแนวคิดเรื่องความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
ในบทถัดไป เราจะได้เรียนรู้วิธีการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนและการละลายวัตถุที่เป็นผลึก
บรรณานุกรม
- Gendenshtein L. E. , Kaidalov A. B. , Kozhevnikov V. B. ฟิสิกส์ 8 / Ed. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8. - ม.: อีแร้ง, 2010.
- Fadeeva A. A. , Zasov A. V. , Kiselev D. F. ฟิสิกส์ 8. - M.: การศึกษา
- ฟิสิกส์กลศาสตร์ ฯลฯ ()
- ฟิสิกส์สุดเจ๋ง ()
- พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต Kaf-fiz-1586.narod.ru ()
การบ้าน
ในระหว่างการหลอมละลาย ตาข่ายเชิงพื้นที่ของตัวผลึกจะถูกทำลาย กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งจากแหล่งภายนอกบางส่วน ส่งผลให้พลังงานภายในร่างกายเพิ่มขึ้นในระหว่างกระบวนการหลอมละลาย
ปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับร่างกายในการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว ณ จุดหลอมเหลว เรียกว่าความร้อนแห่งฟิวชัน
ในกระบวนการแข็งตัวของร่างกาย ในทางกลับกัน พลังงานภายในร่างกายลดลง ร่างกายจะปล่อยความร้อนออกไปสู่ร่างกายโดยรอบ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ปริมาณความร้อนที่วัตถุดูดซับระหว่างการหลอมละลาย (ที่อุณหภูมิหลอมละลาย) จะเท่ากับปริมาณความร้อนที่วัตถุนี้ปล่อยออกมาระหว่างการแข็งตัว (ที่อุณหภูมิการแข็งตัว)
ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน
ความร้อนของการหลอมเหลวขึ้นอยู่กับมวลของสารที่หลอมละลายและคุณสมบัติของสารนั้น การขึ้นอยู่กับความร้อนของฟิวชันกับชนิดของสารนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความร้อนจำเพาะของฟิวชันของสารนี้
ความร้อนจำเพาะของการหลอมละลายของสารคืออัตราส่วนของความร้อนของการหลอมตัวของสารนี้ต่อมวลของวัตถุ
ให้เราแสดงความร้อนของการหลอมรวมด้วย ถามกรุณา , จดหมายน้ำหนักตัว ตและความร้อนจำเพาะของการฟิวชันด้วยตัวอักษร แล . แล้ว
ดังนั้นเพื่อที่จะหลอมละลายร่างกายที่เป็นผลึกชั่งน้ำหนัก มที่จุดหลอมเหลวต้องใช้ปริมาณความร้อนเท่ากับ
(8.8.2)
ความร้อนของการตกผลึก
ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึกของร่างกาย (ที่อุณหภูมิการตกผลึก) เท่ากับ
(8.8.3)
จากสูตร (8.8.1) จะได้ว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลวใน SI แสดงเป็นจูลต่อกิโลกรัม
ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของน้ำแข็งค่อนข้างสูง: 333.7 kJ/kg ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมของตะกั่วมีค่าเพียง 23 กิโลจูล/กก. และความร้อนจำเพาะของทองคำคือ 65.7 กิโลจูล/กก.
สูตร (8.8.2) และ (8.8.3) ใช้ในการแก้ปัญหาในการสร้างสมการสมดุลความร้อน ในกรณีที่เราต้องจัดการกับการหลอมละลายและการแข็งตัวของวัตถุที่เป็นผลึก
บทบาทของความร้อนจากการละลายน้ำแข็งและการตกผลึกของน้ำในธรรมชาติ
การดูดซับความร้อนเมื่อน้ำแข็งละลายและการปล่อยออกมาเมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็งมีผลกระทบอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ โดยเฉพาะบริเวณใกล้แหล่งน้ำ คุณคงสังเกตเห็นว่าในช่วงหิมะตกหนัก โดยปกติอากาศจะอุ่นขึ้น
ความร้อนจำเพาะสูงของการหลอมละลายของน้ำแข็งมีความสำคัญมาก ย้อนกลับไปในปลายศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อต D. Black (1728-1799) ผู้ค้นพบการมีอยู่ของความร้อนของการหลอมและการตกผลึกเขียนว่า: "ถ้าน้ำแข็งไม่มีความร้อนจากการหลอมรวมอย่างมีนัยสำคัญ ในฤดูใบไม้ผลิมวลน้ำแข็งทั้งหมดจะต้องละลาย ภายในไม่กี่นาทีหรือวินาที เนื่องจากความร้อนจากอากาศถูกถ่ายโอนไปยังน้ำแข็งอย่างต่อเนื่อง แต่ผลที่ตามมาของสิ่งนี้คงแย่มาก ท้ายที่สุดแม้ในสถานการณ์ปัจจุบัน น้ำท่วมใหญ่และกระแสน้ำที่รุนแรงก็เกิดขึ้นเมื่อน้ำแข็งและหิมะจำนวนมากละลาย”
หัวฉีดจรวดอวกาศ
เราจะยกตัวอย่างทางเทคนิคที่น่าสนใจเกี่ยวกับการใช้ความร้อนของการฟิวชันและการกลายเป็นไอในทางปฏิบัติ เมื่อทำหัวฉีดสำหรับจรวดอวกาศ ควรคำนึงว่ากระแสก๊าซที่ออกมาจากหัวฉีดจรวดมีอุณหภูมิประมาณ 4,000 °C ในทางปฏิบัติแล้วไม่มีวัสดุใดในธรรมชาติที่สามารถทนต่ออุณหภูมิดังกล่าวได้ในรูปแบบบริสุทธิ์ ดังนั้นคุณต้องใช้เทคนิคทุกประเภทเพื่อทำให้วัสดุหัวฉีดเย็นลงระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง
หัวฉีดทำจากโลหะผง ผงโลหะทนไฟ (ทังสเตน) ถูกใส่เข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ จากนั้นจึงถูกบีบอัด ผงจะถูกเผาจนได้โครงสร้างที่มีรูพรุนเหมือนภูเขาไฟ จากนั้น "ภูเขาไฟ" นี้จะถูกชุบด้วยทองแดง (จุดหลอมเหลวเพียง 1,083 ° C)
วัสดุที่ได้เรียกว่าโลหะผสมเทียม รูปที่ 8.31 แสดงภาพถ่ายโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมปลอม การรวมทองแดงที่มีรูปร่างผิดปกติจะมองเห็นได้บนพื้นหลังสีขาวของกรอบทังสเตน โลหะผสมนี้สามารถทำงานได้อย่างเหลือเชื่อในช่วงเวลาสั้นๆ แม้ที่อุณหภูมิของก๊าซที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น สูงกว่า 4000°C
สิ่งนี้เกิดขึ้นดังนี้ ในตอนแรก อุณหภูมิของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งถึงจุดหลอมเหลวของทองแดง ที 1 (รูปที่ 8.32) หลังจากนั้น อุณหภูมิของหัวฉีดจะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าทองแดงจะละลายหมด (ช่วงเวลาตั้งแต่ τ 1 ถึง τ 2 - ต่อมาอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอีกครั้งจนกระทั่งทองแดงเดือด สิ่งนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ ที 2 = 2595 °C ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของทังสเตน (3380 °C) จนกว่าทองแดงจะเดือดหมด อุณหภูมิของหัวฉีดจะไม่เปลี่ยนแปลงอีก เนื่องจากทองแดงที่ระเหยไปจะนำความร้อนจากทังสเตน (ช่วงเวลาจาก τ 3 ถึง τ 4 - แน่นอนว่าหัวฉีดจะไม่ทำงานเป็นเวลานาน หลังจากที่ทองแดงระเหยไป ทังสเตนก็จะเริ่มร้อนขึ้นอีกครั้ง อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์จรวดทำงานได้เพียงไม่กี่นาที และในช่วงเวลานี้ หัวฉีดจะไม่มีเวลาให้ร้อนเกินไปและละลาย
