KELUK PEMANASAN: APA ITU, BAGAIMANA IA DILAKUKAN, CONTOH - FIZIKAL - 2025

A graf pemanasan adalah perwakilan grafik bagaimana suhu sampel berbeza sebagai fungsi masa, menjaga berterusan tekanan dan menambah haba seragam, iaitu, pada kadar yang tetap.

Untuk membina graf jenis ini, pasangan nilai suhu dan masa diambil, yang kemudiannya digambarkan dengan meletakkan suhu pada paksi menegak (ordinat) dan masa pada paksi mendatar (absis).

Rajah 1. Keluk pemanasan suatu bahan diperoleh dengan menambahkan haba dan mengukur suhu setiap selang waktu tertentu. Sumber: Pixabay.

Kemudian lengkung yang paling sesuai dipasang pada titik eksperimen ini dan akhirnya graf suhu T sebagai fungsi masa t: T (t) diperoleh.

Apakah keluk pemanasan?

Semasa memanas, zat berturut-turut melalui pelbagai keadaan: dari menjadi pepejal ia boleh menjadi wap, hampir selalu melalui keadaan cair. Proses-proses ini disebut perubahan keadaan, di mana sampel meningkatkan tenaga dalamannya sambil menambahkan panas, seperti yang ditunjukkan oleh teori kinetik molekul.

Semasa menambahkan haba pada sampel terdapat dua kemungkinan:

- Bahan meningkatkan suhu, kerana zarah-zarahnya digegarkan dengan intensiti yang lebih besar.

- Bahan sedang mengalami perubahan fasa, di mana suhu tetap. Menambah haba mempunyai kesan melemahkan hingga tahap tertentu daya yang menyatukan zarah, menjadikannya mudah untuk pergi dari ais ke air cair, misalnya.

Gambar 2 menunjukkan empat keadaan jirim: pepejal, cecair, gas dan plasma, dan nama proses yang membenarkan peralihan di antara mereka. Anak panah menunjukkan arah proses.

Rajah 2. Keadaan jirim dan proses yang perlu dilalui antara satu dengan yang lain. Sumber: Wikimedia Commons.

-Negara perubahan zat

Bermula dengan sampel dalam keadaan pepejal, ketika mencair, ia akan menjadi keadaan cair, apabila menguap ia berubah menjadi gas dan melalui pengionan ia berubah menjadi plasma.

Pepejal boleh ditukarkan terus ke gas dengan proses yang dikenali sebagai pemejalwapan. Terdapat zat yang mudah menyebar pada suhu bilik. Yang paling terkenal ialah CO ₂ atau ais kering, serta naftalena dan yodium.

Walaupun sampel mengalami perubahan keadaan, suhunya tetap berterusan hingga mencapai keadaan baru. Ini bermaksud, jika, misalnya, anda mempunyai sebahagian air cair yang telah mencapai titik didihnya, suhunya tetap berterusan sehingga semua air berubah menjadi wap.

Atas sebab ini, kurva pemanasan diharapkan terdiri dari kombinasi bahagian yang meningkat dan bahagian mendatar, di mana yang terakhir sesuai dengan perubahan fasa. Salah satu lengkung ini ditunjukkan dalam Rajah 3 untuk bahan tertentu.

Gambar 3. Keluk pemanasan bahan tertentu, dengan konfigurasi khas berdasarkan tangga dan cerun.

Tafsiran keluk pemanasan

Dalam selang pertumbuhan ab, cd dan ef bahan tersebut masing-masing didapati sebagai pepejal, cair dan gas. Di kawasan-kawasan ini tenaga kinetik meningkat dan bersamanya suhu.

Semasa di bc ia mengubah keadaannya dari pepejal ke cecair, oleh itu kedua-dua fasa itu wujud bersama. Ini berlaku di bahagian, di mana sampel berubah dari cecair menjadi gas. Di sini potensi tenaga berubah, dan suhu tetap.

Prosedur terbalik juga mungkin, iaitu, sampel dapat disejukkan untuk berturut-turut menggunakan keadaan lain. Dalam kes ini kita bercakap mengenai keluk penyejukan.

Keluk pemanasan mempunyai penampilan umum yang sama untuk semua bahan, walaupun tentu saja tidak sama dengan nilai berangka. Sebilangan bahan mengambil masa lebih lama daripada yang lain untuk berubah keadaan, dan ia mencair dan menguap pada suhu yang berbeza.

Titik ini masing-masing dikenali sebagai titik lebur dan takat didih, dan merupakan ciri setiap bahan.

Itulah sebabnya lengkung pemanasan sangat berguna, kerana ia menunjukkan nilai berangka suhu ini untuk berjuta-juta zat yang ada sebagai pepejal dan cecair dalam julat suhu yang dianggap normal dan pada tekanan atmosfera.

Bagaimana anda membuat keluk pemanasan?

Pada prinsipnya, sangat mudah: masukkan sampel bahan ke dalam bekas yang dilengkapi dengan pengaduk, masukkan termometer dan panaskan secara merata.

Pada masa yang sama, pada awal prosedur, jam randik diaktifkan dan pasangan suhu-waktu yang sesuai dicatat dari semasa ke semasa.

Sumber haba boleh menjadi pembakar gas, dengan kadar pemanasan yang baik, atau rintangan elektrik yang memancarkan haba ketika dipanaskan, yang dapat dihubungkan ke sumber yang berubah-ubah untuk mencapai daya yang berbeza.

Untuk ketepatan yang lebih besar terdapat dua teknik yang banyak digunakan di makmal kimia:

- Analisis terma pembezaan.

- Kalori imbasan imbasan.

Mereka membandingkan perbezaan suhu antara sampel yang dikaji dan sampel rujukan yang lain dengan suhu lebur yang tinggi, hampir selalu aluminium oksida. Dengan kaedah ini senang mencari titik lebur dan didih.

Contoh (air, besi …)

Pertimbangkan keluk pemanasan air dan besi yang ditunjukkan dalam gambar. Skala masa tidak ditunjukkan, namun perlu segera membezakan suhu lebur bagi kedua-dua bahan yang sesuai dengan titik B setiap graf: untuk air 0 º C, untuk besi 1500 º C.

Gambar 4. Lengkung pemanasan untuk air dan besi.

Air adalah bahan sejagat dan julat suhu yang diperlukan untuk melihat perubahan keadaannya mudah dicapai di makmal. Suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk besi, tetapi seperti yang dinyatakan di atas, bentuk grafik tidak berubah dengan ketara.

Mencairkan ais

Semasa memanaskan sampel ais, menurut grafik kita berada di titik A, pada suhu di bawah 0º C. Diperhatikan bahawa suhu meningkat pada kadar tetap hingga mencapai 0ºC.

Molekul air di dalam ais bergetar dengan amplitud yang lebih besar. Setelah suhu lebur (titik B) tercapai, molekul-molekul sudah dapat bergerak di hadapan satu sama lain.

Tenaga yang tiba dilaburkan untuk mengurangkan daya tarikan antara molekul, sehingga suhu antara B dan C tetap berterusan sehingga semua ais mencair.

Mengubah air menjadi wap

Setelah air benar-benar dalam keadaan cair, getaran molekul meningkat lagi dan suhu meningkat dengan cepat antara C dan D hingga takat didih 100º C. Di antara D dan E suhu tetap pada nilai tersebut sementara tenaga yang tiba memastikan bahawa semua air di dalam bekas menyejat.

Sekiranya semua wap air dapat dimasukkan ke dalam bekas, ia dapat meneruskan pemanasan dari titik E hingga titik F, yang hadnya tidak ditunjukkan pada grafik.

Sampel besi dapat melalui perubahan yang sama. Namun, memandangkan sifat bahan, julat suhu sangat berbeza.

Rujukan

1. Atkins, P. Prinsip Kimia: Jalan Penemuan. Editorial Médica Panamericana. 219-221.
2. Chung, P. Lengkung pemanasan. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org.
3. Keluk pemanasan. Panas Peleburan dan Pengewapan. Dipulihkan dari: wikipremed.com.
4. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Berkonsep. 5hb. Ed. Pearson. 174-180.
5. Universiti Valladolid. Ijazah Kimia, Dipulihkan dari: penginapan.uva.es.