ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΕΩΣ

ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΕΩΣ

ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΕΩΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Ο πάγος γίνεται πάλι νερό,όταν παραμείνει έξω από την κατάψυξη,γιατί παίρνει θερμότητα από το περιβάλλον.Το φαινόμενο αυτό,κατά το οποίο ένα στερεό μετατρέπεται σε υγρό,λέγεται τήξη.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΞΕΩΣ

 Ο πάγος γίνεται πάλι νερό,όταν παραμείνει έξω από την κατάψυξη,γιατί παίρνει θερμότητα από το περιβάλλον.Το φαινόμενο αυτό,κατά το οποίο ένα στερεό μετατρέπεται σε υγρό,λέγεται τήξη.

Τήξη ονομάζεται το φαινόμενο της μετατροπής στερεού υλικού σε υγρό

 Τήξη ονομάζεται το φαινόμενο της μετατροπής στερεού υλικού σε υγρό.Η Τήξη αποτελεί μια από τις αλλαγές φάσεων της φυσικής μορφής της ύλης.Τα παράγωγα της τήξης καλούνται τήγματα.

Η τήξη του νερού σε  ένα ποτήρι

 Καθώς θερμαίνεται ένα στερεό τα σωματίδιά του που συγκροτούν αυτό αρχίζουν να ταλαντώνονται όλο και ταχύτερα.Έτσι σιγά σιγά υπερνικούν τις μεταξύ τους ελκτικές δυνάμεις που τα συγκρατούν στις πρότερες θέσεις ισορροπίας τους με αποτέλεσμα το στερεό να λιώνει.

ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΞΕΩΣ

 Τοποθετούμε τριμμένα παγάκια σ' ένα δοχείο και μέσα σε αυτά βυθίζουμε ένα θερμόμετρο και το τοποθετούμε σε εστία θέρμανσης.Η θερμοκρασία του πάγου αρχίζει να αυξάνεται.Όταν φθάσει στους 0 °C,τότε ο πάγος αρχίζει να λιώνει,οπότε εμφανίζεται και νερό μέσα στο ποτήρι.Παρατηρούμε ότι μέχρι να λιώσει όλος ο πάγος,η θερμοκρασία του μείγματος νερού-πάγου διατηρείται σταθερή στους 0 °C.Η θερμοκρασία αυτή ονομάζεται θερμοκρασία ή σημείο τήξης του πάγου.Μόλις λιώσει όλος ο πάγος,η θερμοκρασία του νερού αρχίζει να αυξάνεται.

Σημείο τήξης ή θερμοκρασία τήξης ονομάζεται η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει φάση μια καθαρή ουσία μεταβαίνοντας από την στερεά κατάσταση στην υγρή κατάσταση

 Σημείο τήξης ή θερμοκρασία τήξης ονομάζεται η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει φάση μια καθαρή ουσία μεταβαίνοντας από την στερεά κατάσταση στην υγρή κατάσταση.Είναι η θερμοκρασία εκείνη στην οποία συνυπάρχουν σε ισορροπία τόσο η στερεά όσο και η υγρή κατάσταση μιας ουσίας.

 Για να μελετήσουμε πειραματικά την τήξη,χρησιμοποιούμε την συσκευή του παρακάτω σχήματος.Ο δοκιμαστικός σωλήνας περιέχει σκόνη ναφθαλίνης και βρίσκεται μέσα σε έναν άλλο σωλήνα που είναι βυθισμένος στο νερό του δοχείου.

Τήξη της ναφθαλίνης

 Όταν θερμαίνουμε τη συσκευή αυτή με τη φλόγα ενός λύχνου,η ναφθαλίνη θερμαίνεται αργά εξαιτίας του σωλήνα και του αέρα που περιέχει αυτός.Με το θερμόμετρο μετράμε τη θερμοκρασία της ναφθαλίνης.

 Κατά τη διάρκεια της θερμάνσεως παρατηρούμε τα ακόλουθα:Στην αρχή η ναφθαλίνη είναι στερεή και η θερμοκρασία της μεγαλώνει σιγά σιγά.Όταν η θερμοκρασία της γίνει 80 °C αρχίζει η τήξη της.Η θερμοκρασία της ναφθαλίνης παραμένει σταθερή στους 80 °C σε όλη τη χρονική διάρκεια της τήξεως.Όταν τελειώσει η τήξη όλης της ναφθαλίνης,η θερμοκρασία της αυξάνεται πάλι σιγά σιγά.

Μεταβολή της θερμοκρασίας του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο κατά το πείραμα της τήξεως

 Αν κατά την διάρκεια του πειράματος μετράμε τη θερμοκρασία π.χ. κάθε 1 min,μπορούμε να κατασκευάσουμε το διάγραμμα της θερμοκρασίας με το χρόνο του παραπάνω σχήματος.

ΣΗΜΕΙΟ ΠΗΞΗΣ

ΣΗΜΕΙΟ ΠΗΞΗΣ

ΣΗΜΕΙΟ ΠΗΞΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Το νερό που βάζουμε στην κατάψυξη του ψυγείου μας γίνεται πάγος γιατί χάνει θερμότητα.

Το νερό που βάζουμε στην κατάψυξη του ψυγείου μας γίνεται πάγος γιατί χάνει θερμότητα

 Το φαινόμενο αυτό,κατά το οποίο ένα υγρό μετατρέπεται σε στερεό,λέγεται πήξη.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΠΗΞΗΣ

 Πήξη ονομάζεται το φαινόμενο της μετατροπής ενός υγρού σε στερεό.
 Η πήξη αποτελεί μια από τις αλλαγές φάσεων της φυσικής μορφής της ύλης.

 Όταν ψύχεται ένα υγρό,οι δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων που το συγκροτούν,γίνονται όλο και πιο ισχυρές καθώς μειώνεται η κίνησή των μορίων έτσι ώστε στο τέλος το υγρό στερεοποιείται.

Πήξη ονομάζεται το φαινόμενο της μετατροπής ενός υγρού σε στερεό

 Τοποθετούμε ένα δοχείο με νερό μέσα σε μια λεκάνη με πάγο θερμοκρασίας -10 °C.Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του νερού μειώνεται.Όταν φθάσει στους 0 °C,το νερό αρχίζει να γίνεται στερεό,δηλαδή πάγος.Αυτή η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή μέχρι να γίνει πάγος όλο το νερό.Την ονομάζουμε θερμοκρασία πήξης του νερού.

ΣΗΜΕΙΟ ΠΗΞΗΣ

 Σημείο ή θερμοκρασία πήξης ονομάζεται η θερμοκρασία κατά την οποία ένα σώμα περνά από την υγρή κατάσταση σε στερεή.

Σημείο ή θερμοκρασία πήξης ονομάζεται η θερμοκρασία κατά την οποία ένα σώμα περνά από την υγρή κατάσταση σε στερεή.

 Για να μελετήσουμε πειραματικά την πήξη,βάζουμε το σύστημα των σωλήνων με την υγρή ναφθαλίνη μέσα στο ψυχρό νερό.Κατά τη διάρκεια της ψύξεως παρατηρούμε τα εξής:Στην αρχή η ναφθαλίνη είναι υγρή και η θερμοκρασία της ελαττώνεται προοδευτικά ώσπου να γίνει 80 °C ,οπότε αρχίζει η πήξη της.Σε όλη τη χρονική διάρκεια της πήξεως η θερμοκρασία παραμένει σταθερή (80 °C),ώσπου να γίνει όλη η ναφθαλίνη στερεή.Κατόπιν η θερμοκρασία αρχίζει και πάλι να ελαττώνεται  προοδευτικά.

Μεταβολή της θερμοκρασίας του σώματος σε συνάρτηση με το χρόνο κατά το πείραμα της πήξεως

 Η μεταβολή αυτής της θερμοκρασίας της ναφθαλίνης,σε συνάρτηση με το χρόνο,φαίνεται στο παραπάνω διάγραμμα.

 Η πήξη ειδικά στη μεταλλουργία αποτελεί μείζονος σημασίας στάδιο τόσο στη διαδικασία της χύτευσης όσο και της συγκόλλησης μετάλλων και κραμάτων όπου παρεμβαίνουν πολλοί παράμετροι στη διαδικασία του μετασχηματισμού τους, όπως π.χ. μεταβολή του όγκου τους,η ανακατανομή των δομικών μονάδων τους κ.λπ.

ΝΟΜΟΙ ΤΗΞΕΩΣ-ΠΗΞΕΩΣ

 Από τα πειράματα που αναφέραμε μπορούμε να βγάλουμε τα παρακάτω συμπεράσματα που αποτελούν τους νόμους της τήξεως και της πήξεως.

α) Όταν η πίεση είναι σταθερή,η τήξη(ή η πήξη) ενός σώματος αρχίζει σε ορισμένη θερμοκρασία,που είναι χαρακτηριστική για κάθε σώμα και λέγεται θερμοκρασία ή σημείο τήξεως (ή πήξεως).

β) Όσο διαρκεί η τήξη(ή η πήξη),η θερμοκρασία παραμένει σταθερή και ίση με το σημείο τήξεως(ή πήξεως)

γ) Όσο διαρκεί η τήξη(ή η πήξη) συνυπάρχουν η υγρή και στερεή κατάσταση του σώματος.

δ) Για ένα ορισμένο σώμα η θερμοκρασία τήξεως είναι ίδια με την θερμοκρασία πήξεως.

ε) Η θερμοκρασία τήξης (ή πήξεως) εξαρτάται από το υλικό του σώματος.

στ) Ο όγκος του σώματος,κατά την διάρκεια του φαινομένου τήξης(ή πήξεως),αλλάζει.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Ένα θερμοδυναμικό σύστημα π.χ. ένα αέριο μπορεί να να περιγραφεί από τις θερμοδυναμικές μεταβλητές πίεση,όγκο,θερμοκρασία και μάζα.Ο όγκος,η πίεση και η θερμοκρασία ορισμένης ποσότητας αερίου σχετίζονται μεταξύ τους με την καταστατική εξίσωση.

Ένα θερμοδυναμικό σύστημα π.χ. ένα αέριο μπορεί να να περιγραφεί από τις θερμοδυναμικές μεταβλητές πίεση,όγκο,θερμοκρασία και μάζα

 Για να περιγράψουμε την κατάσταση συγκεκριμένης ποσότητας αερίου αρκούν δύο από αυτά αφού το τρίτο προκύπτει από την καταστατική εξίσωση.Οι δύο ποσότητες που είναι ικανές για την περιγραφή της κατάστασης ορισμένης ποσότητας αερίου αποτελούν τις ανεξάρτητες θερμοδυναμικές μεταβλητές του συστήματος.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

 Όταν σ’ ένα θερμοδυναμικό σύστημα οι θερμοδυναμικές μεταβλητές που το περιγράφουν διατηρούνται σταθερές με το χρόνο,το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας.Σε αντίθετη περίπτωση το σύστημα μεταβάλλεται.

Όταν η πίεση P,η πυκνότητα ρ και η θερμοκρασία Τ μιας ποσότητας αερίου έχουν η κάθε μια σταθερή τιμή σε όλη την έκταση του όγκου του,τότε λέμε ότι το αέριο βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ή απλά ισορροπίας

 Συνεπώς λέμε:
 Όταν η πίεση P,η πυκνότητα ρ και η θερμοκρασία Τ μιας ποσότητας αερίου έχουν η κάθε μια σταθερή τιμή σε όλη την έκταση του όγκου του,τότε λέμε ότι το αέριο βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ή απλά ισορροπίας.

Όταν ένα θερμό και ένα ψυχρό σώμα έρθουν σε θερμική επαφή,το θερμό σώμα ψύχεται και το ψυχρό θερμαίνεται,μέχρι να αποκτήσουν και τα δύο την ίδια θερμοκρασία

 Όταν ένα θερμό και ένα ψυχρό σώμα έρθουν σε θερμική επαφή,το θερμό σώμα ψύχεται και το ψυχρό θερμαίνεται,μέχρι να αποκτήσουν και τα δύο την ίδια θερμοκρασία.Αυτή η εξισορρόπηση οφείλεται σε ροή θερμότητας από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα.Όταν αυτή η ροή θερμότητας έχει σταματήσει,λέμε ότι τα δύο σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία.

Όταν η θερμοκρασία ενός θερμοδυναμικού συστήματος έχει την ίδια σταθερή τιμή σ' όλη την έκταση του,τότε λέμε ότι βρίσκεται σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας

 Όταν η θερμοκρασία ενός θερμοδυναμικού συστήματος έχει την ίδια σταθερή τιμή σ' όλη την έκταση του,τότε λέμε ότι βρίσκεται σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας.

Ισορροπία θερμοδυναμικού συστήματος

 Όταν όλες οι θερμοδυναμικές μεταβλητές που περιγράφουν την κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος έχουν η καθεμιά σταθερή τιμή σ' όλη την έκταση του,τότε λέμε ότι το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας ή απλά ισορροπίας.

Η κατάσταση ισορροπίας ενός συστήματος είναι μια ιδιαίτερα απλή κατάσταση

 Η κατάσταση ισορροπίας ενός συστήματος είναι μια ιδιαίτερα απλή κατάσταση,γιατί στην κατάσταση αυτή οι θερμοδυναμικές μεταβλητές του συστήματος έχουν η καθεμιά σταθερή τιμή,ανεξάρτητη του χρόνου,και είναι δυνατό να μετρηθούν.

 Η κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός αερίου μπορεί να παρασταθεί γραφικά με ένα σημείο σε σύστημα συντεταγμένων με άξονες  δύο ανεξάρτητες θερμοδυναμικές μεταβλητές του συστήματος

 Η κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός αερίου μπορεί να παρασταθεί γραφικά με ένα σημείο σε σύστημα συντεταγμένων με άξονες  δύο ανεξάρτητες θερμοδυναμικές μεταβλητές του συστήματος.Αν το σύστημα δε βρίσκεται σε ισορροπία η κατάστασή του δε μπορεί να αποδοθεί γραφικά αφού δε μπορούμε να μιλήσουμε για πίεση ή θερμοκρασία του συστήματος.Η πίεση και η θερμοκρασία έχουν διαφορετικές τιμές στα διάφορα σημεία του αερίου.
 Άρα:
 Η κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός αερίου μπορεί να παρασταθεί γραφικά με ένα σημείο.Αν το σύστημα δε βρίσκεται σε ισορροπία η κατάστασή του δε μπορεί να αποδοθεί γραφικά.

ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Σ' ένα θερμοδυναμικό σύστημα πραγματοποιείται μια μεταβολή.Τότε αλλάζουν τόσο το σύστημα όσο και το περιβάλλον του συστήματος.Σε ορισμένες περιπτώσεις υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση.

Αντιστρεπτή μεταβολή ονομάζεται εκείνη η μεταβολή κατά την οποία υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση

 Αντιστρεπτή μεταβολή ονομάζεται εκείνη η μεταβολή κατά την οποία υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση.

Ένα κερί που καίγεται δεν μπορεί να ακολουθήσει την αντίστροφη πορεία,δηλαδή το μήκος του να αυξάνεται

 Γενικά οι μεταβολές στη φύση δεν είναι αντιστρεπτές.Ένα κερί που καίγεται δεν μπορεί να ακολουθήσει την αντίστροφη πορεία,δηλαδή το μήκος του να αυξάνεται.

H ανάπτυξη ενός φυτού.Είναι αδύνατον το φυτό να μικραίνει μέχρι να ξαναγίνει σπόρος

 Το ίδιο συμβαίνει και στα φυτά.Η αντίστροφη πορεία στην ανάπτυξη ενός φυτού θα ήταν το φυτό να μικραίνει μέχρι να ξαναγίνει σπόρος.Αυτό είναι αδύνατον.

Η αντίστροφη πορεία ενός φαινομένου φαίνεται να παραβιάζει την κοινή λογική

 Η αντίστροφη πορεία ενός φαινομένου φαίνεται να παραβιάζει την κοινή λογική.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Ας θεωρήσουμε μια ποσότητα αερίου,που περιέχεται μέσα στο θερμικά μονωμένο κύλινδρο,όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Μια ποσότητα αερίου περιέχεται μέσα στο θερμικά μονωμένο κύλινδρο

 Το ανοικτό άκρο του κυλίνδρου κλείνεται με έμβολο το οποίο μπορεί να κινείται χωρίς τριβές.Το αέριο μέσα στο δοχείο βρίσκεται σε ισορροπία.Η θερμοκρασία του είναι ΤΑ, ο όγκος  που καταλαμβάνει VA και η πίεση που ασκεί pA.

 Αν υποθέσουμε ότι σπρώχνουμε το έμβολο σιγά-σιγά είναι δυνατόν για κάθε θέση του,να επιτυγχάνεται κατάσταση ισορροπίας του αερίου.Μεταβάλουμε την κατάσταση του αερίου ώστε ο όγκος του να μειωθεί σε VB και η πίεση και η θερμοκρασία να πάρουν τελικά τις τιμές pB και TB.

Προσθέτουμε στο έμβολο αργά κόκκους άμμου μέχρι το αέριο να φτάσει στην τελική κατάσταση Β.Το αέριο μεταβαίνει από την κατάσταση Α στη Β μέσω διαδοχικών καταστάσεων που μπορούν να θεωρηθούν καταστάσεις ισορροπίας.Η μεταβολή αυτή είναι αντιστρεπτή και παριστάνεται με μια γραμμή που οδηγεί από την αρχική στην τελική κατάσταση

 Για να καταφέρουμε την συνεχή κατάσταση ισορροπίας του αερίου ένας τρόπος είναι ο εξής:

 Ρίχνουμε πρώτα λίγους κόκκους άμμου πάνω στο έμβολο.Αυτό θα μειώσει ελάχιστα τον όγκο του αερίου. Περιμένουμε λίγο ώστε να ισορροπήσει το αέριο.Η νέα κατάσταση ισορροπίας βρίσκεται πολύ κοντά στη αρχική.Αν απεικονίζαμε γραφικά τη νέα κατάσταση ισορροπίας θα προέκυπτε ένα σημείο πολύ κοντά στο σημείο που απεικονίζει την αρχική κατάσταση ισορροπίας.Στη συνέχεια ρίχνουμε πάλι λίγους κόκκους άμμου πάνω στο έμβολο,μειώνοντας ακόμα λίγο τον όγκο,περιμένουμε πάλι να αποκατασταθεί κατάσταση ισορροπίας,κ.ο.κ.Επαναλαμβάνοντας συνεχώς αυτή τη διαδικασία φέρνουμε το σύστημα στην τελική κατάσταση.

Κατά τη διάρκεια της αντιστρεπτής μεταβολής το σύστημα περνάει από διαδοχικές καταστάσεις που μπορούμε να τις θεωρήσουμε καταστάσεις ισορροπία

 Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταβολής το σύστημα περνάει από διαδοχικές καταστάσεις που μπορούμε να τις θεωρήσουμε καταστάσεις ισορροπίας.

 Οι τιμές της πίεσης,του όγκου και της θερμοκρασίας του αερίου,που αντιστοιχούν σε κάθε θέση του εμβόλου,δηλαδή σε κάθε κατάσταση ισορροπίας,συνδέονται με την σχέση:

                                                                                         P=f(V,T)

 Μετακινώντας το έμβολο σιγά-σιγά κατά την αντίθετη φορά μπορούμε να διαγράψουμε την ίδια μεταβολή κατά την αντίθετη κατεύθυνση.Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με αντίστροφους χειρισμούς, αφαιρώντας δηλαδή άμμο από το έμβολο,ώστε το σύστημα θα οδηγηθεί πάλι στην αρχική του κατάσταση.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Μια τέτοια μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας λέγεται αντιστρεπτή.

Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές με αντίστροφους χειρισμούς

 Άρα:

 Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές με αντίστροφους χειρισμούς.
 Κάθε μεταβολή που σύμφωνα με τον ορισμό της αντιστρεπτής μεταβολής ενός συστήματος,δεν είναι αντιστρεπτή την ονομάζουμε μη αντιστρεπτή μεταβολή.

Μια μεταβολή είναι αντιστρεπτή,όταν πραγματοποιείται πάρα πολύ αργά και δεν υπάρχουν δυνάμεις τριβής

 Μια μεταβολή είναι αντιστρεπτή,όταν:
α) Πραγματοποιείται πάρα πολύ αργά (θεωρητικά σε άπειρο χρόνο).Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται ότι:
1) Το σύστημα βρίσκεται διαρκώς σε κατάσταση ισορροπίας.
2) Η ροή θερμότητας από το περιβάλλον προς το σύστημα και αντίστροφα οφείλεται σε απειροστές διαφορές θερμοκρασίας.
β) Δεν υπάρχουν δυνάμεις τριβής.

Το αέριο κατά την αντιστρεπτή μεταβολή περνάει από μια διαδοχική σειρά σχεδόν καταστάσεων ισορροπίας και όσο πιο αργά γίνεται η μεταβολή τόσο προσεγγίζεται καλύτερα η κατάσταση ισορροπίας

 Είναι βέβαια δύσκολο να φανταστούμε πως ένα αέριο σε ισορροπία μπορεί να μεταβάλλεται και να παραμένει σε ισορροπία ενώ μεταβάλλεται.Γι' αυτό το σωστό είναι να λέμε ότι το αέριο κατά την αντιστρεπτή μεταβολή περνάει από μια διαδοχική σειρά σχεδόν καταστάσεων ισορροπίας και όσο πιο αργά γίνεται η μεταβολή τόσο προσεγγίζεται καλύτερα η κατάσταση ισορροπίας.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Όπως είναι φανερό,όλες οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές. Υπάρχουν,όμως,παραδείγματα στα οποία προσεγγίζεται η αντιστρεπτή διαδικασία.Τέτοια παραδείγματα είναι:
α) Η βραδεία συμπίεση ενός αερίου με τη βοήθεια εμβόλου που κινείται χωρίς τριβές.

Η βραδεία συμπίεση ενός αερίου με τη βοήθεια εμβόλου που κινείται χωρίς τριβές

β) Η βραδεία προσφορά μικρών ποσών θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C.

Η βραδεία προσφορά μικρών ποσών θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C

 Προσφέροντας σιγά-σιγά μικρά ποσά θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C,είναι δυνατόν να προκαλέσουμε τήξη μέρους του πάγου σε νερό.Αφαιρώντας από το ίδιο δοχείο θερμότητα μπορούμε να προκαλέσουμε πήξη του νερού σε πάγο και να επαναφέρουμε το σύστημα νερό-πάγος στην αρχική του κατάσταση.

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Εφόσον η μια κατάσταση ισορροπίας διαδέχεται την άλλη,τα σημεία στο διάγραμμα θα βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια γραμμή που ξεκινάει από την αρχική κατάσταση και οδηγεί στην τελική.

Διάγραμμα P-V για τη μεταβολή του αερίου σε μια αντιστρεπτή μεταβολή από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB) 

 Σ' ένα διάγραμμα P-V η μεταβολή του αερίου σε μια αντιστρεπτή μεταβολή από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB), μπορεί να παρασταθεί γραφικά από την συνεχή καμπύλη του παραπάνω σχήματος.Η καμπύλη είναι συνεχή γιατί όλες οι ενδιάμεσες καταστάσεις είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Αντίθετα αν,στην περίπτωση του αερίου που μελετήσαμε,για να πάμε από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB),μετακινήσουμε απότομα το έμβολο,κτυπώντας το π.χ. με ένα σφυρί,τότε οι ενδιάμεσες καταστάσεις από τις οποίες περνάει το αέριο δεν είναι καταστάσεις ισορροπίας  και επομένως δεν περιγράφονται από την εξίσωση P=f(V,T).

Μετακινούμε απότομα το έμβολο για να πάμε από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB).Η μεταβολή αυτή δεν είναι αντιστρεπτή.Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου

 Ο όγκος του αερίου να μειωθεί στην επιθυμητή τιμή και περιμένουμε μέχρι να αποκατασταθεί ισορροπία στο αέριο.Στη διάρκεια της μεταβολής αυτής το αέριο βρίσκεται σε αναταραχή,η πίεση και η θερμοκρασία του δεν είναι ίδιες σε όλη την έκτασή του. 

ΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Μια τέτοια μεταβολή παριστάνεται από δυο σημεία και λέγεται μη αντιστρεπτή μεταβολή.

Μη Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που δεν αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και δεν μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές

 Μη Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που δεν αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και δεν μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Ένα άλλο παράδειγμα μη αντιστρεπτής μεταβολής είναι το εξής.Αν φέρουμε σε επαφή δυο σώματα που είναι αγωγοί της θερμότητας και έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες,τότε θερμότητα θα μετακινηθεί από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα μέχρις ότου οι θερμοκρασίες των δύο σωμάτων εξισωθούν.Η αντίθετης φοράς μεταβολή δεν έχει ποτέ παρατηρηθεί.

Αν φέρουμε σε επαφή δυο σώματα που είναι αγωγοί της θερμότητας και έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες,τότε θερμότητα θα μετακινηθεί από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα μέχρις ότου οι θερμοκρασίες των δύο σωμάτων εξισωθούν

 Όλες οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές και συμβαίνουν με ανταλλαγή θερμότητας ή ενέργειας μέσω έργου μεταξύ του συστήματος που υφίσταται τη μεταβολή και του περιβάλλοντος.

Στην πράξη οι διαδικασίες που γίνονται πολύ αργά και στις οποίες οι τριβές μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες,είναι συχνά καλές προσεγγίσεις αντιστρεπτών διαδικασιών

 Στην πράξη οι διαδικασίες που γίνονται πολύ αργά και στις οποίες οι τριβές μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες,είναι συχνά καλές προσεγγίσεις αντιστρεπτών διαδικασιών και σαν τέτοιες θεωρούνται στη συνέχεια οι μεταβολές των αερίων που αναφέρονται.

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Θεωρούμε τη μεταβολή μιας ποσότητας αερίου από την αρχική κατάσταση Α(pA,VA,TA)  στην τελική κατάσταση B(pB,VB,TB).

Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μη αντιστρεπτή μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου

 Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,όταν η μεταβολή είναι μη αντιστρεπτή,όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου.

ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

                                                           ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Τα κομμάτια πάγου λιώνουν,όταν εκτεθούν σε περιβάλλον υψηλότερης θερμοκρασίας, για παράδειγμα στον αέρα. Τότε,θερμότητα μεταφέρεται από τον αέρα στον πάγο. Αντίθετα,κατά την πήξη μεταφέρεται θερμότητα από το νερό προς το περιβάλλον του.

Τα κομμάτια πάγου λιώνουν,όταν εκτεθούν σε περιβάλλον υψηλότερης θερμοκρασίας

 Γενικά,όταν θερμότητα μεταφέρεται σε ένα στερεό σώμα (για παράδειγμα όταν το θερμαίνουμε με ένα λύχνο),η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται μέχρι να φτάσει στη θερμοκρασία τήξης.Τότε το σώμα τήκεται (λιώνει),ενώ η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή,μέχρι να μετατραπεί εξολοκλήρου σε υγρό.Όταν θερμότητα μεταφέρεται από ένα υγρό προς το περιβάλλον του (για παράδειγμα,όταν αυτό βρίσκεται μέσα σε έναν καταψύκτη),η θερμοκρασία του υγρού ελαττώνεται μέχρι να φτάσει στη θερμοκρασία πήξης.Τότε το υγρό στερεοποιείται (πήζει),ενώ η θερμοκρασία του διατηρείται σταθερή μέχρι να μετατραπεί εξ ολοκλήρου σε στερεό.

ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

 Όταν σε ένα υγρό μεταφέρεται θερμότητα (για παράδειγμα,όταν το θερμαίνουμε με ένα λύχνο),η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται μέχρι να φτάσει στη θερμοκρασία βρασμού.Τότε,το υγρό μετατρέπεται σε αέριο,ενώ η θερμοκρασία του καθ' όλη τη διάρκεια της μετατροπής παραμένει σταθερή.Αντιθέτως,όταν από ένα αέριο μεταφέρεται θερμότητα προς το περιβάλλον,η θερμοκρασία του αερίου αρχικά μειώνεται.Όταν γίνει ίση με τη θερμοκρασία βρασμού,αρχίζει να υγροποιείται,η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή,ενώ θερμότητα εξακολουθεί να μεταφέρεται προς το περιβάλλον.

 Λανθάνουσα θερμότητα ονομάζεται το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την μετατροπή 1 Kg νερού θερμοκρασίας βρασμού σε ατμό ίδιας θερμοκρασίας.
 Φέρεται με την ονομασία αυτή επειδή λανθάνει τρόπο τινά της προσοχής μη γενόμενη αντιληπτή σε προσαρμοσμένο θερμόμετρο που συνεχίζει να παρουσιάζει σταθερά τη θερμοκρασία βρασμού.

ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΤΗΞΗΣ

 Γενικά,όταν θερμότητα μεταφέρεται σε ένα στερεό ή υγρό σώμα,χωρίς να αλλάζει η κατάστασή του,τότε η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται.Κατά τη διάρκεια όμως της τήξης ή του βρασμού η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή αν και στο σώμα μεταφέρεται θερμότητα.Η θερμότητα που μεταφέρεται σε ένα στερεό σώμα κατά την τήξη του,είναι ανάλογη της μάζας του σώματος και εξαρτάται από το υλικό από το οποίο αποτελείται το σώμα:

                                                                                     Q=LT•m

όπου: 
Q η συνολική ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο σώμα για να μετατραπεί όλη η μάζα του m σε υγρό ίδιας θερμοκρασίας. 
LT η λανθάνουσα θερμότητα τήξης.
 Η λανθάνουσα θερμότητα τήξης εξαρτάται από το υλικό.Το LT εκφράζει την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την πλήρη τήξη 1 kg από το υλικό.

α) Κατά τη διάρκεια της τήξης του πάγου, μεταφέρεται θερμότητα από τη φλόγα στον πάγο.Όμως η θερμοκρασία του πάγου παραμένει σταθερή. 

β) Κατά τη διάρκεια του βρασμού του νερού,μεταφέρεται θερμότητα από τη φλόγα στο νερό.Όμως η θερμοκρασία του νερού παραμένει σταθερή.

 Λέγεται λανθάνουσα θερμότητα,διότι η απορρόφησή της δεν αυξάνει τη θερμοκρασία του υλικού,αλλά ξοδεύεται στην μετατροπή του από στερεό σε υγρό.Καθ' όλη τη διάρκεια της τήξης,η θερμοκρασία του υλικού παραμένει σταθερή και ίση με τη θερμοκρασία τήξης.

 Τώρα θα μελετήσουμε τη μικροσκοπική ερμηνεία της λανθάνουσας θερμότητας.Σε ένα στερεό σώμα,τα μόρια βρίσκονται διατεταγμένα σε καθορισμένες θέσεις, σχηματίζοντας ένα πλέγμα (με εξαίρεση τα άμορφα στερεά,όπως το γυαλί) και εκτελούν μόνο μικρές ταλαντώσεις γύρω από τις θέσεις ισορροπίας τους στο πλέγμα.Μικροσκοπικά,η θερμοκρασία ερμηνεύεται ως η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του σώματος κατά την άτακτη κίνησή τους.Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης ενός στερεού,τα μόρια του σώματος απορροφούν θερμική ενέργεια,με αποτέλεσμα να αυξάνει κατά μέσο όρο το πλάτος της ταλάντωσης τους και να μεγαλώνουν οι αποστάσεις τους στο πλέγμα.Όταν φτάσει το σώμα στη θερμοκρασία τήξης,τα μόριά του απορροφούν αρκετή ενέργεια ώστε να αποδεσμευτούν από το πλέγμα και να μεταβούν στην υγρή κατάσταση.

ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΒΡΑΣΜΟΥ

 Αντίστοιχα,η ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται σε ένα υγρό σώμα κατά το βρασμό,είναι ανάλογη της μάζας του σώματος και εξαρτάται από το υλικό από το οποίο αποτελείται το σώμα:

                                                                                      Q=LB•M 

όπου: 
Q η συνολική ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο σώμα για να μετατραπεί όλη η μάζα του m σε αέριο ίδιας θερμοκρασίας. 
LB η λανθάνουσα θερμότητα βρασμού. 
 Η λανθάνουσα θερμότητα βρασμού εξαρτάται από το υλικό.Το LB εκφράζει την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την πλήρη εξαέρωση 1 kg από το υλικό.
  Ο παρακάτω πίνακας μας δείχνει τις θερμοκρασίες και λανθάνουσες θερμότητες τήξης και βρασμού διάφορων υλικών.

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΕΣ ΤΗΞΗΣ-ΒΡΑΣΜΟΥ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΥΛΙΚΩΝ
Υλικό	Θερμοκρασία τήξης °C	Θερμότητα τήξης (LT) 103 J/kg ή J/gr	Θερμοκρασία βρασμού °C	Θερμότητα βρασμού (LB) 103 J/kg ή J/gr
Ήλιο	-270	5,23	-269	21
Άζωτο	-210	25,5	-196	201
Οξυγόνο	-219	13,8	-183	213
Οινόπνευμα	-114	104	78	854
Υδράργυρος	-39	11,8	357	272
Νερό	0	334	100	2256
Μόλυβδος	327	24,5	1750	871
Αλουμίνιο	660	90	2450	11400
Χρυσός	1063	64,5	2660	1578
Χαλκός	1083	134	1187	5070
Βολφράμιο	3370		5900