Erish harorati nima

Erish harorati (odatda kristallanish harorati) — harorat bo‘lib, qattiq kristall jism (modda) aynan shu haroratda suyuq holatga o‘tadi. Erish haroratida modda ham qattiq, ham suyuq holatda bo‘lishi mumkin. Qo‘shimcha issiqlik berilganda modda suyuq holatga o‘tadi, biroq ko‘rib chiqilayotgan tizimdagi barcha modda erib tugamaguncha harorat o‘zgarmaydi. Ortiqcha issiqlik olib ketilganda (sovitilganda) modda qattiq holatga o‘tadi (qotadi) va u to‘liq qotmaguncha harorati o‘zgarmay turadi.

Erish/qotish harorati va qaynash/kondensatsiyalanish harorati moddaning muhim fizik xossalari hisoblanadi. Qotish harorati faqat sof moddalarda erish haroratiga teng bo‘ladi. Ushbu xossaga maxsus kalibratorlar — termometrlarni yuqori haroratlar uchun sozlashga mo‘ljallangan qurilmalar — asoslanadi. Chunki qotish harorati sof moddada, masalan, qalayda, barqaror bo‘ladi. Shuning uchun moddani eritib, erigan massa kristallana boshlaguncha kutish kifoya. Shu vaqtda issiqlik izolyatsiyasi yaxshi bo‘lsa, qotayotgan quymaning harorati o‘zgarmaydi va ma’lumotnomalarda keltirilgan etalon haroratga aynan teng bo‘ladi.

Moddalar aralashmalarining aniq bir erish/qotish harorati bo‘lmaydi: ular ma’lum haroratlar oralig‘ida bir holatdan boshqasiga o‘tadi (suyuq faza paydo bo‘ladigan harorat solidus nuqtasi, to‘liq erish harorati esa likvidus nuqtasi deb ataladi). Bunday moddalarning erish haroratini aniq o‘lchab bo‘lmagani sababli, maxsus usullar qo‘llanadi (GOST 20287 va ASTM D 97). Biroq ayrim aralashmalar (evtektik tarkibli aralashmalar) sof moddalar kabi ma’lum bir erish haroratiga ega.

Amorf (kristall bo‘lmagan) moddalar, odatda, aniq erish haroratiga ega emas. Harorat oshishi bilan bunday moddalarning qovushqoqligi kamayadi va material tobora suyuqroq holatga keladi.

Erish vaqtida jismning hajmi uncha katta o‘zgarmagani sababli, bosim erish haroratiga kam ta’sir qiladi. Bir komponentli tizimda fazaviy o‘tish haroratining (jumladan, erish va qaynash haroratlarining) bosimga bog‘liqligi Klapeyron–Klauzius tenglamasi orqali ifodalanadi. Normal atmosfera bosimi (101 325 Pa, ya’ni 760 mm simob ustuni) sharoitidagi erish harorati erish nuqtasi deb ataladi.

Ayrim moddalarning erish haroratlari
modda	erish harorati (°C)
geliy (2,5 MPa bosimda)	−272,2
vodorod	−259,2
kislorod	−219
azot	−210,0
metan	−182,5
etil spirti	−114,14
xlor	−101
ammiak	−77,7
simob	−38,83
suv muzi	0
benzol	+5,53
seziy	+28,64
galliy	+29,8
saxaroza	+185
saxarin	+225
qalay	+231,93
qo‘rg‘oshin	+327,5
alyuminiy	+660,1
kumush	+960,8
oltin	+1064
mis	+1083,4
kremniy	+1415
temir	+1539
titan	+1668
platina	+1772
sirkoniy	+1852
korund	+2050
ruteniy	+2334
molibden	+2622
kremniy karbidi	+2730
volfram karbidi	+2870
osmiy	+3054
toriy oksidi	+3350
volfram	+3414
uglerod (sublimatsiya)	+3547
gafniy karbidi	+3890
tantal-gafniy karbidi	+3990
gafniy karbonitridi	+4200

Erish haroratini oldindan aniqlash (Lindeman mezoni)

Kristall materiallarning erish nuqtasini oldindan aniqlashga 1910-yilda Frederik Lindeman uringan. Uning g‘oyasi harorat oshishi bilan atomlarning issiqlik tebranishlari o‘rtacha amplitudasi ham ortishini kuzatishga asoslangan. Tebranish amplitudasi qo‘shni atomlar bir-birining fazosini qisman egallay boshlaydigan darajada kattalashganda erish jarayoni boshlanadi.

Lindeman mezoniga ko‘ra, tebranishlar amplitudasining o‘rtacha kvadratik qiymati ma’lum chegaradan oshganda erish boshlanishi kutiladi.

Kristallarning erish harorati Lindeman formulasi yordamida ancha yaxshi ifodalanadi:

T_{\lambda }={\frac {x_{m}^{2}}{9\hbar ^{2}}}Mk_{B}\theta r_{s}^{2}

bu yerda $r_{s}$ — elementar yacheykaning o‘rtacha radiusi, $\theta$ — Debay harorati, shuningdek, $x_{m}$ parametri ko‘pchilik materiallar uchun 0,15-0,3 oralig‘ida o‘zgaradi.

Erish harorati — hisoblash

Lindeman formulasi qariyb yuz yil davomida erish jarayonini nazariy asoslash uchun xizmat qildi, biroq aniqligi pastligi tufayli yanada rivojlantirilmadi.

Metallarning erish haroratini hisoblash

1999-yilda Vladimir davlat universiteti professori I. V. Gavrilin erish haroratini hisoblash uchun yangi ifodani keltirib chiqardi:

\mathrm {T} _{\text{пл}}={\frac {\Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}}{1,5\ R}}

bu yerda $\mathrm {T} _{\text{пл}}$ — erish harorati, $\Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}$ — erishning yashirin issiqligi, $R$ — universal gaz doimiysi.

Ilk bor metallarning erish haroratini hisoblash uchun uni ma’lum fizik doimiylar bilan bog‘lovchi nihoyatda ixcham ifoda olindi. Bular: erishning yashirin issiqligi, Avogadro soni va Bolsman doimiysi.

Ushbu formula 2000-yilda e’lon qilingan erish va kristallanishning yangi nazariyasidan kelib chiqadigan natijalardan biri sifatida chiqarilgan. Gavrilin formulasi bo‘yicha hisoblashlarning aniqligini jadvaldagi ma’lumotlar orqali baholash mumkin.

Ayrim metallarning erish harorati
Metall	Erishning yashirin issiqligi $\Delta \mathrm {H} _{\text{пл}}$ , kkal*mol⁻¹	Erish harorati $\mathrm {T} _{\text{пл}}$ , K
Metall		hisoblangan	tajribada aniqlangan
Alyuminiy ${\mathrm {Al} }$	2,58	876	933
Vanadiy ${\mathrm {V} }$	5,51	1857	2180
Marganes ${\mathrm {Mn} }$	3,50	1179	1517
Temir ${\mathrm {Fe} }$	4,40	1428	1811
Nikel ${\mathrm {Ni} }$	4,18	1406	1728
Mis ${\mathrm {Cu} }$	3,12	1051	1357
Rux ${\mathrm {Zn} }$	1.73	583	692
Qalay ${\mathrm {Sn} }$	1,72	529	505
Molibden ${\mathrm {Mo} }$	8.74	2945	2890

Ushbu ma’lumotlarga ko‘ra, $\mathrm {T} _{\text{пл}}$ bo‘yicha hisoblashlarning aniqligi 2 dan 30 % gacha o‘zgaradi, bunday hisob-kitoblar uchun bu maqbul hisoblanadi.

Adabiyotlar

Heyns, Uilyam M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. — 92-nashr. — CRC Press, 2011. — ISBN 1439855110.