تحقیق در مورد ذوب کلاس سوم

تحقیق در مورد ذوب

ذوب فرآیند تبدیل ماده ای از حالت جامد به مایع (مانند یخ به آب) است. دمایی که در آن ماده شروع به ذوب شدن می کند، نقطه ذوب آن نامیده می شود. اصل فرآیند ذوب به این دلیل است که وقتی جسمی گرم می شود، ذرات تشکیل دهنده آن شروع به حرکت می کنند تا زمانی که ذرات ساختار یافته موجود در جسم پیوندهای خود را شکسته و آزاد شوند. یکی از بهترین مثال ها را وقتی می توانید ببینید که یخ و برف در زمستان با گرم شدن هوا و تابش نور خورشید ذوب می شوند.

ذوب شدن یعنی چه؟

ذوب فرآیندی است که طی آن یک ماده جامد به دلیل افزایش دما به مایع تبدیل می شود. نقطه ای که در آن یک ماده جامد به مایع تبدیل می شود، نقطه ذوب نامیده می شود. ذوب در واقع زمانی اتفاق می‌ افتد که انرژی داخلی ماده جامد توسط گرما یا فشار افزایش می یابد. با گرمتر شدن یک ماده جامد، دمای مولکول های آن افزایش می یابد تا به نقطه ذوب خود برسد.

به عنوان مثال، نقطه ذوب یخ 0 درجه سانتی گراد است. این نقطه ای است که در آن پیوندهای یخ جامد با افزایش دما سست می شوند و یخ جامد ذوب شده و به مایع (آب) تبدیل می شود. مواد خالص دارای نقطه ذوب و جوش خاصی هستند. اگر ماده ای حاوی مخلوطی از مواد مختلف باشد، نقطه ذوب و جوش آن بسته به محتوای آن متفاوت است.

حالات مختلف ماده چیست؟

بطور کلی سه حالت مختلف برای ماده تعریف شده است که شامل جامدات، مایعات و گازها هستند که حتما در کتاب علوم با آن آشنا شده اید.

جامدات ترکیباتی محکم و سفت هستند که در یک مکان می مانند و می توان آنها را در دست نگه داشت مانند سنگ. آنها شکل خود را حفظ کرده و برخلاف مایعات جاری نمی شوند. جامدات برخلاف گازها، همیشه یک مقدار فضای مشخص را اشغال می کنند. آنها قابل برش یا شکل دادن هستند یخ، سنگ، چوب و شیشه نمونه ای از مواد جامد هستند.

مایعات حالت دیگری از ماده هستند که می تواند به راحتی جاری شود یا ریخته شود. آنها را نمی توان در دست نگه داشت مگر اینکه در یک ظرف باشند. شکل آنها با تغییر ظرف قابل تغییر است مثلا اگر آب را از لیوان به کاسه انتقال دهید شکل آن را به خود خواهد گرفت. مایعات دارای ذراتی با پیوندهای شل و انعطاف پذیر هستند که می توانند روی یکدیگر بلغزند. به عنوان مثال آب، شیر و چای نمونه هایی از مایعاتی هستند که ما هر روز آنها را می بینیم.

گازها به عنوان یک حالت دیگر از ماده معمولا نامرئی هستند. آنها شکل ثابتی ندارند و شکل ظرفی که در آن نگهداری می شوند را به خود می گیرند. گازها می توانند جریان یابند زیرا پیوند بین ذرات آنها بسیار ضعیف است. علاوه بر این می توان آنها را فشرده  کرد تا فضای کوچکتری را اشغال کنند. بخار آب، هلیوم و اکسیژن نمونه ای گازهای اطراف ما هستند که در اتمسفر زمین یافت می شوند.

تفاوت بین انجماد و ذوب

ذوب و انجماد دو پدیده رایجی هستند که هر دو نشان دهنده تغییرات در سطوح انرژی یک ماده هستند. انجماد نشان دهنده تغییر از حالت پر انرژی به حالت کم انرژی است. در این حالت مولکول های موجود در ماده با کاهش دما کمتر حرکت کرده و در نهایت از حرکت باز مانده و جامد می شوند.

از طرف دیگر فرآیند ذوب نشان دهنده افزایش انرژی مولکول های یک ماده است. حرکت مولکول ها در مایع بسیار سریع تر و آشفته تر از حالت جامد است. این افزایش حرکت مولکول‌ ها به مایعات اجازه می ‌دهد تا در ظرف خود منبسط شده و شکل ظرف را به خود بگیرند در حالی که جامدات همواره شکل خود را حفظ می ‌کنند.

از فرآیند ذوب در صنایع غذایی برای قالب سازی شکلات، تولید و پنیر فرآوری شده، فرآوری روغن ها و چربی ها و بازیابی چربی حیوانی از بقایای گوشت استفاده می شود. در واقع پدیده ذوب در تمام صنایع و کل زندگی ما دیده می شود و مورد استفاده قرار می گیرد.

تفاوت نقطه ذوب و جوش

نقطه جوش دمایی است که در آن مایع به گاز تبدیل می شود در این نقطه شما می توانید در سطح حباب های هوا را ببینید. با انرژی گرمایی که به مایع می رسد ذرات موجود در آن انرژی کافی برای شکستن پیوندهای بین مولکول های  خود را کسب می کنند.

بنابراین ذرات تشکیل دهنده ماده از یکدیگر جدا شده و به گاز تبدیل می شوند و از ظرفی که داخل آن هستند فرار می کنند. در نقطه ذوب دما به اندازه ای افزایش می یابد که ماده از حالت جامد به مایع تبدیل می شود و از این نظر با نقطه جوش متفاوت است.

کاربردهای فرآیند ذوب

لامپ ها مثال خوبی از نحوه استفاده فرآیند ذوب در زندگی روزمره هستند. لامپ ها حاوی رشته ای هستند که از فلز تنگستن ساخته شده است. برای تولید نور، فلز موجود در رشته های لامپ باید تا دمای بسیار بالا گرم شود. به همین دلیل است که از فلز تنگستن در لامپ ها استفاده می شود، زیرا بالاترین نقطه ذوب را نسبت به سایر فلزات دارد.

یکی دیگر از کاربردهای رایج ذوب در فرآیند شیشه سازی است. در طی این فرآیند، مواد خام تا دمای بین 1500 تا 1700 درجه سانتی گراد در کوره های ذوب شیشه گرم می شوند و وقتی ذوب شدند و تبدیل به مایع شدند به اشکال مختلف درمی آیند.

چرا نقطه ذوب و انجماد یکسان است؟

در حالی که عجیب به نظر  می رسد اما نقطه ذوب و نقطه انجماد یکسان هستند. این به این دلیل است که هم نقطه ذوب و هم نقطه انجماد وضعیت انتقال ماده را توصیف می کنند. در مورد ذوب این انتقال از جامد به مایع است و برای انجماد این امر برعکس است، زیرا ماده از مایع به جامد تبدیل می ‌شود.

لازم به ذکر است که وقتی آب در حال یخ زدن یا ذوب شدن است، دمای آن تغییر نمی کند. دما در تمام مدت ذوب و انجماد در 0 درجه سانتیگراد باقی می ماند.

چند مثال در مورد فرآیند ذوب

• تبدیل یخ به آب
• تبدیل کره جامد به کره مایع
• ذوب شدن شمع هنگام سوختن
• تبدیل غذاهای یخ زده به قابل مصرف

یکی از نمونه های جالب پدیده ذوب شدن، اسکیت روی یخ است. هنگام اسکیت تفاوت بین یخ و سطح لغزنده افراد را قادر می سازد روی یخ سر بخورند. دلیل اینکه افراد می توانند این کار را انجام دهند این است که وقتی به یخ یا لایه برف فشار وارد می شود، لایه بالایی یخ ذوب شده و لایه نازکی از آب ایجاد می کند که افراد را قادر می سازد روی یخ اسکیت کنند.

بیشتر بخوانید:

تحقیق در مورد منابع آب و خاک با مقدمه و نتیجه گیری