Tempo di polimerizzazione. Argomento della lezione: “Calore specifico di fusione

Molti costruttori alle prime armi hanno familiarità con l'inevitabile comparsa di difetti sulla superficie del calcestruzzo: piccole crepe, scheggiature, rapido cedimento del rivestimento. Il motivo non è solo il mancato rispetto delle norme di cementazione, o la realizzazione di una malta cementizia con un rapporto errato dei componenti, il più delle volte, il problema risiede nella scarsa cura del calcestruzzo durante la fase di indurimento;

Il tempo di presa della malta cementizia dipende da numerosi fattori: temperatura, umidità, vento, esposizione diretta raggi del sole ecc. È importante inumidire il calcestruzzo durante la fase di indurimento, ciò gli consentirà di acquisire la massima resistenza e integrità del rivestimento.

Il tempo di presa della malta cementizia dipende da numerosi fattori

informazioni generali

A seconda della temperatura alla quale il cemento indurisce, anche il periodo di indurimento varia. La migliore temperatura-20°C. In condizioni ideali, il processo dura 28 giorni. Nelle regioni calde o durante i periodi freddi dell'anno, assicurarsi data temperatura difficile o impossibile.

In inverno, il calcestruzzo è necessario per una serie di motivi:

posa delle fondamenta per un edificio situato su terreni friabili. Durante il periodo caldo dell'anno è impossibile realizzare lavori edili;
In inverno, i produttori fanno sconti sul cemento. A volte puoi davvero risparmiare molto sul materiale, ma conservarlo finché non si scalda è una soluzione indesiderabile, perché la qualità del cemento diminuirà. Gettare cemento sulle superfici interne degli edifici e anche sui lavori esterni in inverno è del tutto appropriato se sono disponibili sconti;
lavori privati di calcestruzzo;
In inverno c'è più tempo libero ed è più facile prendersi una vacanza.

Lo svantaggio di lavorare quando fa freddo è la difficoltà di scavare una trincea e la necessità di attrezzare una zona riscaldamento per i lavoratori. Tenendo conto dei costi aggiuntivi, non sempre si verificano risparmi.

Caratteristiche del getto di calcestruzzo a basse temperature

Il tempo di indurimento della malta cementizia dipende dalla temperatura. A basse temperature, il tempo aumenta notevolmente. Nel settore edile è consuetudine definire freddo quando la temperatura media scende a 4°C. Per utilizzare con successo il cemento nella stagione fredda, è importante adottare misure protettive per evitare il congelamento della malta.

Caratteristiche del getto di calcestruzzo quando basse temperature OH

La presa del calcestruzzo a basse temperature avviene in modo leggermente diverso, valore più alto Il risultato finale è influenzato dalla temperatura dell'acqua. Più caldo è il liquido, più velocemente procede il processo. Idealmente, per l'inverno vale la pena assicurarsi che la lettura del termometro sia a 7-15°. Anche in condizioni di acqua riscaldata, il freddo circostante rallenta la velocità di idratazione della malta cementizia. Ci vuole più tempo per acquisire forza e stabilizzarsi.

Per calcolare il tempo di indurimento del cemento è importante tenere conto del fatto che un abbassamento della temperatura di 10° porta ad una riduzione di 2 volte della velocità di indurimento. È importante eseguire i calcoli, poiché la rimozione prematura della cassaforma o l'utilizzo del calcestruzzo possono portare alla distruzione del materiale. Se la temperatura ambiente scende a -4°C e non sono presenti additivi, isolanti o riscaldamento, la soluzione cristallizzerà e il processo di idratazione del cemento si interromperà. Il prodotto finale perderà il 50% della sua forza. Il tempo di indurimento aumenterà di 6-8 volte.

Nonostante sia necessario determinare per quanto tempo il calcestruzzo indurisce e sia necessario controllare il processo di indurimento, esiste retro– opportunità di migliorare la qualità del risultato. La riduzione della temperatura aumenta la resistenza del calcestruzzo, ma solo fino al livello critico di -4°C, sebbene la procedura richieda più tempo.

Fattori che influenzano l'indurimento

Nella fase di pianificazione del lavoro con il cemento, un fattore importante che influenza il risultato finale è la velocità di disidratazione del calcestruzzo. Il processo di idratazione è influenzato da numerosi fattori è possibile determinare con maggiore precisione il tempo di indurimento della malta cementizia tenendo conto dei seguenti fattori:

ambiente. Vengono prese in considerazione l'umidità e la temperatura dell'aria. In condizioni di elevata secchezza e calore, il calcestruzzo si indurirà in soli 2-3 giorni, ma non avrà il tempo di acquisire la forza prevista. Altrimenti rimarrà bagnato per 40 giorni o più;

Fattori che influenzano l'indurimento del calcestruzzo

densità di riempimento. Man mano che il cemento si compatta, la velocità di rilascio dell'umidità diminuisce, ciò migliora la procedura di idratazione, ma riduce leggermente la velocità. È meglio compattare il materiale utilizzando una piastra vibrante, ma è adatto anche forare manualmente la soluzione. Se la composizione è densa, sarà difficile lavorarla dopo l'indurimento. Nella fase di finitura o posa delle comunicazioni nel calcestruzzo compattato, è necessario utilizzare la perforazione a diamante, poiché le punte pobedit si consumano rapidamente;
composizione della soluzione. Il fattore è piuttosto importante, poiché il livello di porosità del riempitivo influisce sul tasso di disidratazione. La soluzione con argilla espansa e scorie si indurisce più lentamente, l'umidità si accumula nel riempitivo e viene rilasciata lentamente. Con ghiaia o sabbia la composizione si asciuga più velocemente;
presenza di additivi. Speciali additivi con proprietà di trattenimento dell'umidità aiutano a ridurre o accelerare le fasi di indurimento della soluzione: soluzione di sapone, bentonite, additivi antigelo. L'acquisto di tali componenti aumenta la quantità di lavoro, ma molti additivi semplificano il lavoro con la composizione e aumentano la qualità del risultato;
materiale della cassaforma. Il tempo di indurimento del cemento dipende dalla tendenza del cassero ad assorbire o trattenere l'umidità. La velocità di indurimento è influenzata dalle pareti porose: tavole non levigate, plastica con fori passanti o posa allentata. Il modo migliore completare i lavori di costruzione in tempo e manutenzione caratteristiche tecniche calcestruzzo: utilizzare pannelli metallici o installare una pellicola di plastica sopra la cassaforma del pannello.

Anche il tipo di fondo influisce sulla durata di indurimento della malta cementizia. Il terreno asciutto assorbe rapidamente l'umidità. Quando il calcestruzzo indurisce al sole, il tempo di indurimento aumenta notevolmente, per evitare che il materiale acquisisca una bassa resistenza, è necessario inumidire costantemente la superficie e ombreggiare la zona;

Aumentare artificialmente il tasso di indurimento

Il tempo di indurimento della malta cementizia con il freddo aumenta notevolmente, ma i tempi rimangono ancora limitati. Per accelerare la procedura, sono state sviluppate varie tecniche.

BITUMAST Additivo antigelo per calcestruzzo

Nelle costruzioni moderne, il tempo di asciugatura può essere accelerato da:

aggiunta di additivi;
riscaldamento elettrico;
aumentare le proporzioni richieste di cemento.

Utilizzo dei modificatori

Il modo più semplice per completare il lavoro in tempo anche in inverno è utilizzare i modificatori. Quando se ne aggiunge una certa proporzione il tempo di idratazione si riduce; quando si utilizzano alcuni additivi l'indurimento avviene anche a -30°C.

Convenzionalmente, gli additivi che influenzano la velocità di indurimento sono suddivisi in diversi gruppi:

tipo C – acceleratori di essiccazione;
tipo E – additivi sostitutivi dell'acqua ad indurimento accelerato.

Il calcolatore e le recensioni per l'indurimento delle fondamenta mostrano la massima efficienza quando il cloruro di potassio viene aggiunto alla soluzione. Il materiale viene consumato economicamente, poiché lo è frazione di massa fino al 2%.

Se si utilizzano miscele stagionanti per calcestruzzo di tipo C è necessario fare attenzione al riscaldamento, poiché non proteggono dal gelo.

Plastificanti e additivi per calcestruzzo

Si consiglia di occuparsi in anticipo della posa delle comunicazioni nella fondazione o nel massetto, altrimenti sarà necessario praticare dei fori. La realizzazione di fori di comunicazione dopo l'indurimento comporterà la necessità di uno strumento speciale e. La procedura è piuttosto laboriosa e riduce la resistenza della struttura.

Riscaldamento del calcestruzzo

Principalmente per riscaldare la composizione viene utilizzato un cavo speciale che converte corrente elettrica al caldo. La tecnica fornisce il massimo modo naturale solidificazione. Un fattore importanteÈ necessario seguire le istruzioni per l'installazione del cavo. Il metodo protegge dalla cristallizzazione liquida ci sono anche strumenti (asciugacapelli, saldatrice) e isolamento termico per la protezione antigelo.

Aumento del dosaggio del cemento

L'aumento della concentrazione di cemento viene utilizzato solo con una leggera diminuzione della temperatura. È importante aumentare il dosaggio piccola quantità, altrimenti la qualità e la durata saranno notevolmente ridotte.

Il calcestruzzo è una composizione multifunzionale da cui è possibile costruire qualsiasi struttura. Nella costruzione moderna vengono utilizzate una varietà di composizioni di cemento e metodi di lavorazione:

La prima fase della costruzione dell'edificio è l'elaborazione di un diagramma e il calcolo del carico. La forza dipende da varie caratteristiche. È importante seguire tutte le regole della muratura per ottenere la resistenza di progetto;

comune nell'edilizia privata. Migliorano le proprietà di isolamento termico, riducono il carico sulla fondazione e rendono facile e veloce la posa delle pareti. Puoi realizzarli tu stesso. sono formati utilizzando un algoritmo simile con blocchi;
nelle zone umide è necessaria una protezione aggiuntiva del calcestruzzo. Ne viene utilizzato uno speciale, poiché le miscele standard non coprono completamente il muro di cemento;
Una delle procedure più popolari e frequenti per lavorare con la malta è la rasatura. Le proporzioni di cemento e sabbia per il massetto variano a seconda del compito da svolgere.

Conclusione

La realizzazione del calcestruzzo in condizioni calde o fredde richiede misure speciali. Se crei condizioni ideali per l'idratazione del calcestruzzo, acquisirà un'elevata resistenza, sarà in grado di sopportare carichi portanti significativi e diventerà resistente alla distruzione. Il compito principale del costruttore è prevenire il congelamento o l'essiccazione prematura della malta.

Per pianificare in modo efficace tutti i lavori di costruzione, è necessario sapere quanto tempo impiega il calcestruzzo a indurirsi. E qui ci sono una serie di sottigliezze che determinano in gran parte la qualità della struttura costruita. Di seguito descriveremo in dettaglio come viene essiccata la soluzione e a cosa è necessario prestare attenzione quando si organizzano le operazioni correlate.

Per rendere il materiale affidabile, è importante organizzare adeguatamente la sua asciugatura.

Teoria della polimerizzazione della malta cementizia

Per gestire il processo, è molto importante capire esattamente come avviene. Ecco perché vale la pena studiare in anticipo cos'è l'indurimento del cemento (scopri qui come realizzare vasi da fiori dal cemento).

In realtà, questo processo è in più fasi. Include sia lo sviluppo della forza che l'asciugatura stessa.

Vediamo più nel dettaglio queste fasi:

L'indurimento del calcestruzzo e delle altre malte cementizie inizia con la cosiddetta presa. In questo caso, la sostanza nella cassaforma entra in una reazione primaria con l'acqua, grazie alla quale inizia ad acquisire una certa struttura e resistenza meccanica.
Il tempo di presa dipende da molti fattori. Se prendiamo come standard la temperatura dell'aria di 200 ° C, per la soluzione M200 il processo inizia circa due ore dopo il versamento e dura circa un'ora e mezza.
Dopo la presa, il calcestruzzo si indurisce. Qui la maggior parte dei granuli di cemento reagisce con l'acqua (per questo motivo il processo viene talvolta chiamato idratazione del cemento). Condizioni ottimali per l'idratazione è necessaria un'umidità dell'aria di circa il 75% e una temperatura compresa tra 15 e 200°C.
A temperature inferiori a 100°C c'è il rischio che il materiale non raggiunga la resistenza di progetto, motivo per cui lavorare in periodo invernaleè necessario utilizzare speciali additivi antigelo.

Programma di rafforzamento

La resistenza della struttura finita e la velocità di indurimento della soluzione sono correlate. Se la composizione perde acqua troppo rapidamente, non tutto il cemento avrà il tempo di reagire e all'interno della struttura si formeranno sacche di bassa densità, che possono diventare fonte di crepe e altri difetti.

Fai attenzione! Il taglio del cemento armato con mole diamantate dopo la polimerizzazione spesso dimostra chiaramente la struttura eterogenea delle lastre colate ed essiccate in violazione della tecnologia.

Foto di un taglio con difetti ben visibili

Idealmente la soluzione richiede 28 giorni prima del completo indurimento.. Tuttavia, se la struttura non ha requisiti troppo rigidi in termini di capacità portante, è possibile iniziare a utilizzarla entro tre o quattro giorni dal getto.

Quando si pianificano lavori di costruzione o riparazione, è importante valutare correttamente tutti i fattori che influenzeranno il tasso di disidratazione della soluzione (leggi anche l'articolo "Calcestruzzo aerato non autoclavato e sue caratteristiche").

Gli esperti evidenziano i seguenti punti:

Processo di compattazione vibrante

In primo luogo, il ruolo più importante è giocato dalle condizioni ambiente. A seconda della temperatura e dell'umidità, il fondotinta colato può asciugarsi in pochi giorni (e quindi non raggiungere la resistenza prevista) oppure rimanere bagnato per più di un mese.
In secondo luogo – densità di imballaggio. Più il materiale è denso, più lentamente perde umidità, il che significa che l'idratazione del cemento avviene in modo più efficiente. Il trattamento con vibrazioni viene spesso utilizzato per la compattazione, ma quando si esegue il lavoro da soli, è possibile cavarsela con la baionetta.

Consiglio! Più denso è il materiale, più difficile è lavorarlo dopo l'indurimento. Questo è il motivo per cui le strutture costruite utilizzando la compattazione vibrante molto spesso richiedono la perforazione con diamante di fori nel calcestruzzo: le punte convenzionali si consumano troppo rapidamente.

Anche la composizione del materiale influisce sulla velocità del processo. La velocità di disidratazione dipende principalmente dalla porosità del riempitivo: l'argilla espansa e le scorie accumulano microscopiche particelle di umidità e le rilasciano molto più lentamente rispetto alla sabbia o alla ghiaia.
Anche per rallentare l'asciugatura e altro ancora reclutamento efficace gli additivi che trattengono l'acqua (bentonite, soluzioni di sapone, ecc.) sono ampiamente utilizzati per aumentare la resistenza. Naturalmente, il prezzo della struttura aumenta, ma non devi preoccuparti di un'essiccazione prematura.

Modificatore per calcestruzzo

Oltre a tutto quanto sopra, le istruzioni consigliano di prestare attenzione al materiale della cassaforma. Le pareti porose dei pannelli non tagliati aspirano una notevole quantità di liquido dalle zone dei bordi. Pertanto, per garantire la resistenza, è meglio utilizzare casseforme realizzate con pannelli metallici o stendere una pellicola di polietilene all'interno della scatola di legno.

La cassaforma porosa “estrae” attivamente l'umidità dal materiale

Suggerimenti per organizzare il processo

L'autogetto di fondazioni e pavimenti in calcestruzzo deve essere eseguito secondo un determinato algoritmo.

Per trattenere l'umidità nello spessore del materiale e favorire il massimo guadagno di resistenza, è necessario agire in questo modo:

Per cominciare, eseguiamo l'impermeabilizzazione di alta qualità della cassaforma. Per fare questo, copriamo le pareti di legno con polietilene o utilizziamo speciali pannelli pieghevoli in plastica.
Introduciamo modificatori nella soluzione, il cui effetto è volto a ridurre la velocità di evaporazione del liquido. È inoltre possibile utilizzare additivi che consentono al materiale di acquisire resistenza più rapidamente, ma sono piuttosto costosi, motivo per cui vengono utilizzati principalmente nelle costruzioni a più piani.
Versare quindi il calcestruzzo, compattandolo bene. A questo scopo è meglio utilizzare uno speciale strumento vibrante. Se non esiste un dispositivo del genere, elaboriamo la massa versata con una pala o un'asta di metallo, rimuovendo le bolle d'aria.

Meno umidità lascia nei primi giorni, più forte sarà la base.

Dopo l'indurimento, coprire la superficie della soluzione con pellicola trasparente. Questo viene fatto per ridurre la perdita di umidità nei primi giorni dopo l'installazione.

Fai attenzione! In autunno il polietilene protegge anche il cemento posto all'aperto dalle precipitazioni, che ne erodono lo strato superficiale.

Dopo circa 7-10 giorni la cassaforma potrà essere smontata. Dopo lo smantellamento ispezioniamo attentamente le pareti della struttura: se sono bagnate potete lasciarle aperte, ma se sono asciutte è meglio coprirle anche con polietilene.
Successivamente, ogni due o tre giorni rimuoviamo la pellicola e ispezioniamo la superficie del calcestruzzo. Quando grande quantità polvere, crepe o desquamazione del materiale, inumidiamo la soluzione congelata con un tubo e la copriamo nuovamente con polietilene.
Al ventesimo giorno togliere la pellicola e continuare l'asciugatura in modo naturale.
Trascorsi 28 giorni dal riempimento si può iniziare la fase successiva del lavoro. Allo stesso tempo, se abbiamo fatto tutto correttamente, la struttura potrà essere caricata “al massimo”: la sua forza sarà massima!

Sapendo quanto tempo impiega una fondazione in cemento a indurirsi, saremo in grado di organizzare adeguatamente tutti gli altri lavori di costruzione. Questo processo però non può essere accelerato, poiché il cemento acquisisce le caratteristiche prestazionali necessarie solo quando indurisce per un tempo sufficiente (scopri anche come costruire una cantina in cemento).

Di più informazioni dettagliate Di questo problema delineato nel video in questo articolo.

Teoria della polimerizzazione della malta cementizia

Per gestire il processo, è molto importante capire esattamente come avviene. Ecco perché vale la pena studiare in anticipo cos'è l'indurimento del cemento ().

In realtà, questo processo è in più fasi. Include sia lo sviluppo della forza che l'asciugatura stessa.

Vediamo più nel dettaglio queste fasi:

L'indurimento del calcestruzzo e delle altre malte cementizie inizia con la cosiddetta presa. In questo caso, la sostanza nella cassaforma entra in una reazione primaria con l'acqua, grazie alla quale inizia ad acquisire una certa struttura e resistenza meccanica.
Il tempo di presa dipende da molti fattori. Se prendiamo come standard la temperatura dell'aria di 20 0 C, per la soluzione M200 il processo inizia circa due ore dopo il versamento e dura circa un'ora e mezza.
Dopo la presa, il calcestruzzo si indurisce. Qui la maggior parte dei granuli di cemento reagisce con l'acqua (per questo motivo il processo viene talvolta chiamato idratazione del cemento). Le condizioni ottimali per l'idratazione sono un'umidità dell'aria di circa il 75% e una temperatura compresa tra 15 e 20 0 C.
A temperature inferiori a 10 0 C c'è il rischio che il materiale non raggiunga la sua resistenza nominale, motivo per cui per i lavori invernali è necessario utilizzare speciali additivi antigelo.

La resistenza della struttura finita e la velocità di indurimento della soluzione sono correlate. Se la composizione perde acqua troppo rapidamente, non tutto il cemento avrà il tempo di reagire e all'interno della struttura si formeranno sacche di bassa densità, che possono diventare fonte di crepe e altri difetti.

Fai attenzione! Il taglio del cemento armato con mole diamantate dopo la polimerizzazione spesso dimostra chiaramente la struttura eterogenea delle lastre colate ed essiccate in violazione della tecnologia.

Idealmente la soluzione richiede 28 giorni prima del completo indurimento.. Tuttavia, se la struttura non ha requisiti troppo rigidi in termini di capacità portante, è possibile iniziare a utilizzarla entro tre o quattro giorni dal getto.

Fattori che influenzano l'indurimento

Quando si pianificano lavori di costruzione o riparazione, è importante valutare correttamente tutti i fattori che influenzeranno il tasso di disidratazione della soluzione ().

Gli esperti evidenziano i seguenti punti:

In primo luogo, le condizioni ambientali svolgono un ruolo cruciale. A seconda della temperatura e dell'umidità, il fondotinta colato può asciugarsi in pochi giorni (e quindi non raggiungere la resistenza prevista) oppure rimanere bagnato per più di un mese.
In secondo luogo – densità di imballaggio. Più il materiale è denso, più lentamente perde umidità, il che significa che l'idratazione del cemento avviene in modo più efficiente. Il trattamento con vibrazioni viene spesso utilizzato per la compattazione, ma quando si esegue il lavoro da soli, è possibile cavarsela con la baionetta.

Consiglio! Più denso è il materiale, più difficile è lavorarlo dopo l'indurimento. Questo è il motivo per cui le strutture costruite utilizzando la compattazione vibrante molto spesso richiedono la perforazione con diamante di fori nel calcestruzzo: le punte convenzionali si consumano troppo rapidamente.

Anche la composizione del materiale influisce sulla velocità del processo. La velocità di disidratazione dipende principalmente dalla porosità del riempitivo: l'argilla espansa e le scorie accumulano microscopiche particelle di umidità e le rilasciano molto più lentamente rispetto alla sabbia o alla ghiaia.
Inoltre, per rallentare l'essiccazione e acquisire forza in modo più efficace, sono ampiamente utilizzati additivi che trattengono l'umidità (bentonite, soluzioni di sapone, ecc.). Naturalmente, il prezzo della struttura aumenta, ma non devi preoccuparti di un'essiccazione prematura.

Oltre a tutto quanto sopra, le istruzioni consigliano di prestare attenzione al materiale della cassaforma. Le pareti porose dei pannelli non tagliati aspirano una notevole quantità di liquido dalle zone dei bordi. Pertanto, per garantire la resistenza, è meglio utilizzare casseforme realizzate con pannelli metallici o stendere una pellicola di polietilene all'interno della scatola di legno.

L'autogetto di fondazioni e pavimenti in calcestruzzo deve essere eseguito secondo un determinato algoritmo.

Per trattenere l'umidità nello spessore del materiale e favorire il massimo guadagno di resistenza, è necessario agire in questo modo:

Per cominciare, eseguiamo l'impermeabilizzazione di alta qualità della cassaforma. Per fare questo, copriamo le pareti di legno con polietilene o utilizziamo speciali pannelli pieghevoli in plastica.
Introduciamo modificatori nella soluzione, il cui effetto è volto a ridurre la velocità di evaporazione del liquido. È inoltre possibile utilizzare additivi che consentono al materiale di acquisire resistenza più rapidamente, ma sono piuttosto costosi, motivo per cui vengono utilizzati principalmente nelle costruzioni a più piani.
Versare quindi il calcestruzzo, compattandolo bene. A questo scopo è meglio utilizzare uno speciale strumento vibrante. Se non esiste un dispositivo del genere, elaboriamo la massa versata con una pala o un'asta di metallo, rimuovendo le bolle d'aria.

Dopo l'indurimento, coprire la superficie della soluzione con pellicola trasparente. Questo viene fatto per ridurre la perdita di umidità nei primi giorni dopo l'installazione.

Fai attenzione! In autunno il polietilene protegge anche il cemento posto all'aperto dalle precipitazioni, che ne erodono lo strato superficiale.

Dopo circa 7-10 giorni la cassaforma potrà essere smontata. Dopo lo smantellamento ispezioniamo attentamente le pareti della struttura: se sono bagnate potete lasciarle aperte, ma se sono asciutte è meglio coprirle anche con polietilene.
Successivamente, ogni due o tre giorni rimuoviamo la pellicola e ispezioniamo la superficie del calcestruzzo. Se appare una grande quantità di polvere, crepe o desquamazione del materiale, inumidiamo la soluzione congelata con un tubo e la copriamo nuovamente con polietilene.
Al ventesimo giorno togliere la pellicola e continuare l'asciugatura in modo naturale.
Trascorsi 28 giorni dal riempimento si può iniziare la fase successiva del lavoro. Allo stesso tempo, se abbiamo fatto tutto correttamente, la struttura potrà essere caricata “al massimo”: la sua forza sarà massima!

Conclusione

Sapendo quanto tempo impiega una fondazione in cemento a indurirsi, saremo in grado di organizzare adeguatamente tutti gli altri lavori di costruzione. Tuttavia, questo processo non può essere accelerato, poiché il cemento acquisisce le caratteristiche prestazionali necessarie solo quando indurisce per un tempo sufficiente ().

Informazioni più dettagliate su questo problema sono presentate nel video in questo articolo.

Quando la temperatura diminuisce, una sostanza può passare dallo stato liquido a quello solido.

Questo processo è chiamato solidificazione o cristallizzazione.
Quando una sostanza solidifica, viene rilasciata la stessa quantità di calore che viene assorbita quando si scioglie.

Le formule di calcolo per la quantità di calore durante la fusione e la cristallizzazione sono le stesse.

Le temperature di fusione e solidificazione della stessa sostanza, se la pressione non cambia, sono le stesse.
Durante l'intero processo di cristallizzazione, la temperatura della sostanza non cambia e può esistere contemporaneamente sia allo stato liquido che a quello solido.

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INTERESSANTE SULLA CRISTALLIZZAZIONE

Ghiaccio colorato?

Se aggiungi un po' di vernice o foglie di tè a un bicchiere di plastica pieno d'acqua, mescola e, ottenuta una soluzione colorata, avvolgi il bicchiere sopra ed esponilo al gelo, quindi inizierà a formarsi uno strato di ghiaccio dal basso verso l'alto superficie. Tuttavia, non aspettarti di ottenere ghiaccio colorato!

Dove l'acqua comincia a ghiacciare, ci sarà uno strato di ghiaccio assolutamente trasparente. La sua parte superiore sarà colorata e ancora più forte della soluzione originale. Se la concentrazione della vernice era molto alta, sulla superficie del ghiaccio potrebbe rimanere una pozza della sua soluzione.
Il fatto è che nelle soluzioni di vernici e sali si forma ghiaccio fresco trasparente, perché... i cristalli in crescita spostano eventuali atomi estranei e molecole di impurità, cercando di costruire un reticolo ideale il più lungo possibile. Solo quando le impurità non sanno più dove andare, il ghiaccio comincia a incorporarle nella sua struttura o a lasciarle sotto forma di capsule con liquido concentrato. Pertanto, il ghiaccio marino è fresco e anche le pozzanghere più sporche sono ricoperte di ghiaccio trasparente e pulito.

A che temperatura congela l'acqua?

È sempre a zero gradi?
Ma se versi acqua bollita in un bicchiere assolutamente pulito e asciutto e lo metti fuori dalla finestra al freddo a una temperatura di meno 2-5 gradi C, coprendolo con un vetro pulito e proteggendolo dalla luce solare diretta, dopo alcune ore il contenuto del bicchiere si raffredderà sotto lo zero, ma rimarrà liquido.
Se poi apri un bicchiere e getti nell'acqua un pezzo di ghiaccio o neve o anche solo polvere, letteralmente davanti ai tuoi occhi l'acqua si congela istantaneamente, facendo germogliare lunghi cristalli in tutto il volume.

Perché?
La trasformazione di un liquido in un cristallo avviene principalmente su impurità e disomogeneità: particelle di polvere, bolle d'aria, irregolarità sulle pareti del recipiente. L'acqua pura non ha centri di cristallizzazione e può raffreddarsi eccessivamente rimanendo liquida. In questo modo è stato possibile portare la temperatura dell'acqua a meno 70°C.

Come avviene questo in natura?

Nel tardo autunno, fiumi e torrenti molto puliti iniziano a congelare dal fondo. Attraverso lo strato di acqua pulita è chiaramente visibile che le alghe e i legni sul fondo sono ricoperti da uno strato sciolto di ghiaccio. Ad un certo punto, questo ghiaccio sul fondo galleggia e la superficie dell'acqua viene immediatamente ricoperta da una crosta di ghiaccio.

Temperatura strati superiori l'acqua è più bassa di quella profonda e il congelamento sembra iniziare dalla superficie. Tuttavia acqua pulita si congela con riluttanza e il ghiaccio si forma principalmente dove c'è una sospensione di limo e una superficie dura, vicino al fondo.

A valle delle cascate e degli sfioratori delle dighe, spesso appare una massa spugnosa di ghiaccio interno, che cresce nell'acqua schiumosa. Salendo in superficie, a volte intasa l'intero letto del fiume, formando le cosiddette marmellate, che possono persino arginare il fiume.

Perché il ghiaccio è più leggero dell'acqua?

All'interno del ghiaccio ci sono molti pori e spazi pieni d'aria, ma non è questo il motivo che può spiegare il fatto che il ghiaccio sia più leggero dell'acqua. Ghiaccio e senza pori microscopici
ha ancora una densità inferiore a quella dell'acqua. È tutta una questione di funzionalità struttura interna ghiaccio. In un cristallo di ghiaccio, le molecole d’acqua si trovano nei nodi del reticolo cristallino in modo che ciascuna abbia quattro “vicini”.

L'acqua, invece, non ha una struttura cristallina e le molecole nel liquido si trovano più vicine tra loro che nel cristallo, cioè l'acqua è più densa del ghiaccio.
Inizialmente, quando il ghiaccio si scioglie, le molecole rilasciate mantengono ancora la struttura del reticolo cristallino e la densità dell'acqua rimane bassa, ma gradualmente il reticolo cristallino viene distrutto e la densità dell'acqua aumenta.
Alla temperatura di + 4°C la densità dell'acqua raggiunge il massimo, per poi iniziare a diminuire con l'aumentare della temperatura a causa dell'aumento della velocità di movimento termico delle molecole.

Come fa a congelare una pozzanghera?

Durante il raffreddamento, gli strati superiori dell'acqua diventano più densi e affondano. Il loro posto è preso da acque più dense. Questa miscelazione avviene fino a quando la temperatura dell'acqua scende a +4 gradi Celsius. A questa temperatura, la densità dell'acqua è massima.
Con un'ulteriore diminuzione della temperatura, gli strati superiori dell'acqua possono diventare più compressi e, raffreddandosi gradualmente fino a 0 gradi, l'acqua inizia a congelare.

In autunno la temperatura dell'aria di notte e di giorno è molto diversa, quindi il ghiaccio si congela a strati.
La superficie inferiore del ghiaccio su una pozzanghera gelata è molto simile alla sezione trasversale di un tronco d'albero:
sono visibili anelli concentrici. La larghezza degli anelli di ghiaccio può essere utilizzata per giudicare il tempo. Di solito la pozzanghera comincia a ghiacciare dai bordi, perché... c'è meno profondità lì. L'area degli anelli risultanti diminuisce man mano che si avvicinano al centro.

INTERESSANTE

Che nei tubi della parte sotterranea degli edifici l'acqua spesso congela non con il gelo, ma con il disgelo!
Ciò è dovuto alla scarsa conduttività termica del terreno. Il calore passa attraverso il terreno così lentamente che la temperatura minima nel suolo si verifica più tardi rispetto alla superficie terrestre. Più è profondo, maggiore è il ritardo. Spesso durante le gelate il terreno non ha il tempo di raffreddarsi e solo quando si verifica il disgelo il gelo raggiunge il sottosuolo.

Che quando l'acqua si congela in una bottiglia sigillata, la rompe. Cosa succede a un bicchiere se si congela l'acqua al suo interno? Quando l'acqua si congela, si espanderà non solo verso l'alto, ma anche ai lati e il vetro si restringerà. Ciò porterà comunque alla distruzione del vetro!

LO SAPEVATE

C'è un caso noto in cui il contenuto di una bottiglia di Narzan ben refrigerata nel congelatore, aperta in una calda giornata estiva, si è immediatamente trasformato in un pezzo di ghiaccio.

Interessante il comportamento del metallo “ghisa”, che si espande durante la cristallizzazione. Ciò ne consente l'utilizzo come materiale per la fusione artistica di sottili reticoli di pizzo e piccole sculture da tavolo. Dopotutto, quando si indurisce, espandendosi, la ghisa riempie tutto, anche i dettagli più sottili dello stampo.

A Kuban cucinano in inverno bevande forti- "gelo". Per fare questo, il vino viene esposto al gelo. Prima l'acqua ghiaccia, ma ciò che rimane lo è soluzione concentrata alcol Si scola e si ripete l'operazione fino al raggiungimento della forza desiderata. Maggiore è la concentrazione di alcol, minore è il punto di congelamento.

Il chicco di grandine più grande registrato dall’uomo è caduto in Kansas, negli Stati Uniti. Il suo peso era di quasi 700 grammi.

L'ossigeno allo stato gassoso ad una temperatura di meno 183 gradi C si trasforma in un liquido e ad una temperatura di meno 218,6 gradi C si trasforma in un liquido ossigeno solido

Ai vecchi tempi, le persone usavano il ghiaccio per conservare il cibo. Carl von Linde creò il primo frigorifero domestico, alimentato da un motore a vapore che pompava gas freon attraverso i tubi. Dietro il frigorifero, il gas nei tubi si è condensato e si è trasformato in liquido. All'interno del frigorifero, il freon liquido è evaporato e la sua temperatura è scesa drasticamente, raffreddando il vano frigorifero. Solo nel 1923, gli inventori svedesi Balzen von Platen e Karl Muntens crearono il primo frigorifero elettrico, in cui il freon si trasforma da liquido in gas e prende calore dall'aria nel frigorifero.

QUESTO È SÌ

Diversi pezzi di ghiaccio secco gettati nella benzina in fiamme spengono l'incendio.
C'è del ghiaccio che ti brucerebbe le dita se potessi toccarlo. Si ottiene ad altissima pressione, alla quale l'acqua passa allo stato solido ad una temperatura ben superiore a 0 gradi Celsius.

Qualsiasi elemento può trovarsi in diversi stati diversi, soggetti a Alcuni condizioni esterne . Fusione e solidificazione corpi cristallini– importanti cambiamenti nella struttura dei materiali. Un buon esempioè l'acqua, che può esistere allo stato liquido, gassoso e solido. Questi forme diverse sono detti stati aggregati (dal greco “lego”). Lo stato di aggregazione è la forma di un elemento, che differisce nella natura della disposizione delle particelle (atomi), che non cambia la loro struttura.

Come avvengono i cambiamenti

Ci sono diversi processi che caratterizzano cambiando forme diverse sostanze:

indurimento;
bollente;
(dalla forma solida immediatamente a quella gassosa);
evaporazione;
fusibile;
condensazione;
desublimazione (transizione inversa dalla sublimazione).

Ogni trasformazione è caratterizzata da determinate condizioni che devono essere soddisfatte affinché la transizione abbia successo.

Formule

Quale processo è chiamato termico? Ovunque ci sia un cambiamento stati di aggregazione materiali, poiché la temperatura gioca un ruolo importante in essi. Qualsiasi cambiamento termico ha il suo opposto: da liquido a solido e viceversa, da solido a vapore e viceversa.

Importante! Quasi tutto processi termici reversibile.

Esistono formule che possono essere utilizzate per determinare quale sarà il calore specifico, cioè il calore richiesto per cambiare 1 kg di solido.

Ad esempio, la formula per la solidificazione e la fusione è: Q=λm, dove λ è il calore specifico.

Ma la formula per visualizzare il processo di raffreddamento e riscaldamento è Q=cmt, dove c – calore specificoè il volume di calore necessario per riscaldare 1 kg di materiale di un grado, m è la massa e t è la differenza di temperatura.

Formula per condensazione e vaporizzazione: Q=Lm, dove il calore specifico è L e m è la massa.

Descrizione dei processi

La fusione è uno dei modi per deformare una struttura, traduzione da stato solido in liquido. Si procede quasi allo stesso modo in tutti i casi, ma in due modi diversi:

l'elemento è riscaldato esternamente;
il riscaldamento avviene dall'interno.

Questi due metodi differiscono per gli strumenti: nel primo caso le sostanze vengono riscaldate in un forno speciale, nel secondo la corrente viene fatta passare attraverso l'oggetto oppure viene riscaldato induttivamente posizionandolo in un campo elettromagnetico ad alte frequenze.

Importante! La distruzione della struttura cristallina del materiale e il verificarsi di cambiamenti in esso portano allo stato liquido dell'elemento.

Utilizzando strumenti diversi è possibile ottenere lo stesso processo:

la temperatura aumenta;
il reticolo cristallino cambia;
le particelle si allontanano l'una dall'altra;
compaiono altri disturbi del reticolo cristallino;
i legami interatomici sono rotti;
si forma uno strato quasi liquido.

Come è già diventato chiaro, la temperatura è il fattore principale per cui lo stato dell'elemento cambia. Il punto di fusione si divide in:

luce - non più di 600°C;
medio - 600-1600°C;
stretto – oltre 1600°C.

Lo strumento per questo lavoro viene scelto in base alla sua appartenenza all'uno o all'altro gruppo: più il materiale ha bisogno di essere riscaldato, più il meccanismo dovrà essere potente.

Tuttavia, dovresti fare attenzione e controllare i dati con il sistema di coordinate, ad esempio, la temperatura critica del mercurio solido è -39°C, e quella dell'alcol solido è -114°C, ma la più grande sarà -39 °C, poiché secondo il sistema di coordinate questo è il numero più vicino allo zero.

Niente di meno indicatore importanteè anche il punto di ebollizione, in cui il liquido bolle. Questo valore è uguale al calore del vapore formato sopra la superficie. Questo indicatore è direttamente proporzionale alla pressione: all'aumentare della pressione aumenta il punto di fusione e viceversa.

Materiali ausiliari

Ogni materiale ha i propri indicatori di temperatura alla quale cambia forma e per ognuno di essi puoi creare il tuo programma di fusione e solidificazione. A seconda del reticolo cristallino, gli indicatori varieranno. Per esempio, grafico dello scioglimento dei ghiacci mostra che richiede pochissimo calore, come mostrato di seguito:

Il grafico mostra la relazione tra la quantità di calore (verticale) e il tempo (orizzontale) richiesto per sciogliere il ghiaccio.

Nella tabella sono riportate le quantità necessarie per fondere i metalli più comuni.

Una tabella di fusione e altri materiali ausiliari sono estremamente necessari durante gli esperimenti per tracciare i cambiamenti nella posizione delle particelle e notare l'inizio dei cambiamenti nella forma degli elementi.

Solidificazione dei corpi

L'indurimento è trasformare la forma liquida di un elemento in una solida. Una condizione necessariaè una diminuzione della temperatura al di sotto del punto di congelamento. Durante questa procedura si può formare una struttura cristallina di molecole e quindi il cambiamento di stato è chiamato cristallizzazione. In questo caso l'elemento in forma liquida deve raffreddarsi fino alla temperatura di solidificazione o cristallizzazione.

La fusione e la solidificazione dei corpi cristallini avviene nelle stesse condizioni ambiente esterno: cristallizza a 0 °C e il ghiaccio fonde alla stessa temperatura.

E nel caso dei metalli: ferro richiesta 1539°C per fusione e cristallizzazione.

L'esperienza dimostra che affinché una sostanza possa solidificarsi, deve rilasciare una quantità di calore uguale a quella della trasformazione inversa.

Le molecole si attraggono tra loro, formandosi reticolo cristallino, incapaci di resistere poiché perdono energia. Pertanto, il calore specifico determina quanta energia è necessaria per trasformare un corpo allo stato liquido e quanta di essa viene rilasciata durante la solidificazione.

Formula polimerizzante – questo è Q = λ*m. Durante la cristallizzazione al segno Q viene aggiunto il segno meno, poiché il corpo in questo caso rilascia o perde energia.

Studiamo la fisica: grafici di fusione e solidificazione delle sostanze

Processi di fusione e solidificazione dei cristalli

Conclusione

Tutti questi indicatori dei processi termici devono essere conosciuti per una profonda comprensione della fisica e della comprensione dei processi naturali primitivi. È necessario spiegarli agli studenti il prima possibile, utilizzando come esempi gli strumenti disponibili.