انصهار

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من الانصهار)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
أشكال الإخفاق الميكانيكي
تحنيب
تآكل
زحف
كلال
انكسار
صدم
انصهار
فرط الحمل
انهيار
صدمة حرارية
اهتراء
خضوع
عرض · نقاش · تعديل
Melting icecubes.gif

الانصهار (باللاتينية: Liquefactio): هو عملية تؤدي إلى تغير الأطوار لمادة ما من الطور الصلب إلى الطور السائل. تزداد الطاقة الداخلية للطور الصلب (عادة من جراء تطبيق الحرارة) إلى درجة حرارة معينة (تسمى نقطة الانصهار) والتي يتحول عندها إلى الطور السائل. ويسمى الجسم الذي ذاب تمامًا بالمنصهر. ويحدث الانصهار عند درجة الحرارة التي يتواجد عندها الطور الصلب والسائل للمادة النقية في حالة توازن. عند الوصول إلى نقطة الانصهار سيؤدي المزيد من الحرارة إلى تحول الجسم الصلب تدريجيا إلى سائل بدون تغير في درجة الحرارة ، ولكنه أثناء هذه الحالة يحصل على ما يسمى حرارة الانصهار. درجة الأنصهار و حرارة الانصهار هما خاصتين من خواص المادة . حرارة انصهار مادة عند ذوبان جميع المادة الصلبة، فإن الحرارة الإضافية سوف ترفع درجة حرارة السائل.

مثال: ينصهر الثلج عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، وحرارة انصهاره تساوي 333.500 جول/كيلوجرام. تلك الحرارة هي اللازمة لتحويل 1 كيلوجرام من الثلج إلى ماء. أثناء عملية التحول تبقى درجة الحرارة ثابتة عند الصفر المئوي حتى يتم تحول كل الثلج إلى ماء.

نقطة الانصهار للمادة الصلبة البلورية هي صفة مميزة للمادة، وتستخدم لتعيين هوية المركبات والعناصر النقية. معظم الخلائط والأجسام غير البلورية (أمورفية = يكون نوزيع الذرات فيه عشوائيا بدون تنظيم) تنصهر ضمن مجال من درجات الحرارة.

تعتبر نقطة انصهار المادة الصلبة عمومًا هي نفسها نقطة تجمد المادة السائلة . وقد يتجمد السائل وفق عدة أنظمة بلورية مختلفة ، ولأن الشوائب تخفض درجة حرارة التجمد، فالواقع يفرض أن تكون درجة حرارة التجمد ليست مساوية لدرجة حرارة الانصهار. وبالتالي لتعيين هوية المادة يتم اللجوء إلى درجة حرارة الانصهار. فمثلا، تحتاج بلورات الماء إلى نويات تبدأ حولها تشكل البلورات. فالماء في كأس نظيف سوف يبرد لعدة درجات تحت نقطة تجمده بدون أن يتجمد.

من وجهة نظر الديناميكا الحرارية، يكون التغير في طاقة جيبس الحرة للمادة عند نقطة الانصهار مساويًا للصفر، بسبب ازدياد السخانة (H) والاعتلاج (S)ا (ΔH,ΔS> 0). تحدث ظاهرة الانصهار عندما تصبح طاقة جيبس الحرة للحالة السائلة أقل منها للحالة الصلبة. وعند ضغوط متنوعة، يحدث هذا في درجة حرارة محددة. ويمكن أيضا أن يكون:

\Delta S = \frac {\Delta H} {T}

حيث "T"،"\Delta S"، و"\Delta H". هي على التوالي درجة الحرارة عند نقطة الانصهار، التغيير في إنتروبي الانصهار، التغيير في سخانة الانصهار.

انصهار مادة صلبة[عدل]

انصهار مادة صلبة نقية ثم تبخرها بعد تحولها إلى سائل : تغير درجة الحرارة مع زيادة زمن التسخين .

عندما نقوم بتسخين مادة صلبة نقية تبدأ درجة حرارته في الارتفاع حتى تصل إلى نقطة الانصهار وتحول الحرارة التي يمتصها الجسم الصلب إلى سائل . خلال تلك الفترة تظل درجة حرارة النظام ثابته حتى تتحول كل المادة الصلبة إلى حالة سائلة (تحول الطور ). وبعدما تتحول كل قطعة المادة الصلبة إلى سائل تبدأ درجة حرارة السائل في الزيادة مع استمرار التسخين . ويستمر ارتفاع درجة حرارة السائل بمواصلة التسخين حتى تصل درجة حرارته إلى نقطة الغليان ، وعندها يبدأ السائل يتحول إلى بخار . وهذا أيضا هو تحول طوري آخر .

خلال عملية التبخير تبقى درجة حرارة النظام ثابتة . فمثلا بالنسبة للماء تظل درجة حرارة الماء الذي يغلى ثابته عند درجة 100 درجة مئوية حتى يتحول كل الماء إلى بخار . في هذه الاثناء يختزن البخار الحرارة التي اكتسبها خلال تحوله من حالة سائلة إلى طور حالة غازية في هيئة حرارة كامنة .

كمية الحرارة اللازمة لانصهار مادة تسمى حرارة انصهار أو انثالبي الانصهار أو الحرارة الكامنة للانصهار ، وهي تقاس جول/مول ، أو تقاس جول/كيلوجرام .

ويبين الشكل البياني تغير درجة الحرارة (المحور الرأسي) للمادة الصلبة مع زمن التسخين (المحور الأفقي) . ونرى ثبات درجة الحرارة عند تحول المادة الصلبة إلى سائل ، وكذلك ثبات درجة الحرارة عند نقطة الغليان أثناء تحول السائل إلى بخار .

حرارة انصهار بعض المواد[عدل]

المادة حرارة الانصهار (ألف جول/كيلوجرام) حرارة الانصهار (ألف جول/مول)
الألمونيوم 398 10,7[1]
الرصاص 23,4 4,85[2]
الكروم 325 16,93[3]
الحديد 268 15,0
الذهب 63 12,4
الجرافيت 16750 201
الكادميوم 55 6,2[4]
البوتاسيوم 63 2,5
الكوبلت 291,8 17,2[5]
ثاني أكسيد الكربون 180 7,9
النحاس 210 13,3[6]
المغنسيوم 373 9,1
المنجنيز 264 14,5
الصوديوم 113 2,6[7]
النيكل 301 17,7
البرافين 200 ... 240
الفسفور 21 0,7
البلاتين 100 19,5
الزئبق 11,81 2,37[8]
الأكسجين 13 0,2
الكبريت l (monoklin) 38 1,2
الفضة 105 11,3
السيليكون 1803,7 50,66[9]
شمع 176
ماء 333,5 6,01
الهيدروجين 59 0,06
التنجستن 191,3 35,2[10]
الزنك 113 7,4[11]
القصدير 59 7,03[12]

انصهار غير متوافق[عدل]

الانصهار غير المتوافق (بالإنجليزية: Incongruent melting) هو تمييع مادة صلبة يتصاحب بتفكك أو تفاعل المادة الصلبة مع المادة المنصهرة لتعطي مادة صلبة أخرى وطور سائل يختلفان بتركيبهما عن المادة الصلبة الأصلية. مثال، مادة إنستاتايت(Enstatite)، وهي سيليكات المغنزيوم MgSiO3، تنصهر بشكل غير متوافق عند ضغط منخفض لتشكل فورسترايت (Forsterite) والتي هي نوع آخر من سيليكات المغنزيوم Mg2SiO4، وسائل غني بالسيليكا SiO2. عند ضغط يتراوح بين 2,5 و 5,5 كيلوبار، يصبح انصهار الإنستاتايت متوافقًا.

اقرأ أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ W.B. Frank, W.E. Haupin, H. Vogt, M. Bruno, J Thonstad, R.K. Dawless, H. Kvande, O.A. Taiwo: Aluminium in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a01_459.pub2
  2. ^ C.A. Sutherland, E.F. Milner, R.C. Kerby, H. Teindl, A. Melin, H.M. Bolt: Lead in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a15_193.pub2
  3. ^ J.H. Downing, P.D. Deeley, R. Fichte: Chromium and Chromium Alloys in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07 043.
  4. ^ K.-H. Schulte-Schrepping, M. Piscator: Cadmium and Cadmium Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a04_499.
  5. ^ J.D. Donaldson, D. Beyersmann: Cobalt and Cobalt Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07_281.pub2.
  6. ^ A. Lossin: Copper in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a07_471.
  7. ^ A. Klemm, G. Hartmann, L. Lange: Sodium and Sodium Alloys in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a24 277
  8. ^ M. Simon, P. Jönk, G. Wühl-Couturier, S. Halbach: Mercury, Mercury Alloys, and Mercury Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a16 269.pub2
  9. ^ W. Zulehner, B. Neuer, G. Rau: Silicon in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a23_721
  10. ^ E. Lassner, W.-D. Schubert, E. Lüderitz, H.U. Wolf: Tungsten, Tungsten Alloys, and Tungsten Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a27_229
  11. ^ G.G. Graf: Zinc in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a28_509
  12. ^ G.G. Graf: Tin, Tin Alloys, and Tin Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, doi:10.1002/14356007.a27_049