Tání, též tavení.
Fyzikální
proces, při kterém se krystalická látka v pevné fázi mění v kapalinu,
nazýváme tání.
Zahříváme-li pevnou látku, tak při určité teplotě se
s přijímaným teplem nezvyšuje její teplota. Teplo je ale spotřebováno na
změnu skupenství. Takovouto teplotu nazýváme teplota tání
tt. Je charakteristická pro danou látku. Při teplotě
tání je v rovnováze pevná a kapalná fáze. Teplo přijaté pevnou látkou při
přeměně na kapalinu nazýváme skupenské teplo tání. Do skupenského tepla tání nezapočítáváme teplo
přijaté pevnou látkou k zahřátí na teplotu tání. U skupenského tepla
záleží, zda ho vztahujeme na jednotku látkového množství nebo
k jednotce hmotnosti.
Například
poměrně vysoká hodnota skupenského tepla tání ledu má za následek, že sníh
můžeme na jaře vidět ještě dlouho po posledních mrazech.
U amorfních látek, které jsou většinou chemicky nejednotné, je
situace velmi odlišná. Nezměříme u nich teplotu tání jako jeden bod na stupnici.
Amorfní látky začínají měknout při jisté teplotě. Úplně roztají ale až při
zahřátí na vyšší teplotu. Mají tedy interval teplot, ve kterém tají! Tento
interval nazýváme oblast měknutí. Například u skla je oblast měknutí v
rozmezí 500 – 1000 °C. Navíc u některých látek tání
vůbec nemůžeme pozorovat. Například mramor se při zahřívání rozpadne dříve,
než by vůbec mohl začít tát.
I slitiny kovů mají zajímavou vlastnost. Jejich teplota tání je
nižší než nejnižší teplota tání jednotlivých složek! Obdobně je tomu u směsi
ledu a některé jiné látky. Posypeme-li led obyčejnou kuchyňskou solí, roztaje při
teplotách nižších než nula celsiových stupňů. Podobným postupem můžeme
vytvořit chladící směsi. Smícháním rozdrceného ledu o teplotě 0 ° C a NaCl v poměru 3:1 se směs ochladí až na -21,5 °C.
Poznámka
Podívejme se na tání z mikroskopického hlediska. Zahřívejme pomalu krystalickou látku. Jednotlivé částice
kmitají kolem rovnovážných poloh tepelným pohybem. Při zahřívání se bude
amplituda zvětšovat a tak se zvyšuje i kinetická energie částic. Částice drží u
sebe potenciální energie, která při zahřívání klesá. Po dosažení teploty tání
vzroste energie kmitů nad hodnotu vazebné energie v krystalech. Částice se
uvolňují z vazeb. Jinými slovy amplituda kmitů částic je srovnatelná se vzájemnou vzdáleností částic. Látka postupně
přechází do kapalného stavu.
Na
fázových diagramech můžeme rozlišit dva možné případy. Existují dvě možné
podoby křivky tání. Křivkou tání rozumíme všechny body grafu, v nichž je
v rovnováze pevná a kapalná fáze. Platí zde pravidlo, že látka při zvýšení
tlaku zaujímá to skupenství, které má menší objem.
Teplota tání roste při
zvýšení tlaku. Chová se tak většina látek.
Teplota tání klesá při
zvýšení tlaku. Takto se chová jen menší část látek. Pro nás má tento případ
větší praktické dopady než první možnost. Tento průběh má totiž křivka tání
vody a ledu. Díky tomu můžeme dobře bruslit a lyžovat. I fyzikální podstata lavin
má podobný základ. Spodní vrstvy sněhu začínají tát dříve než vrchní vrstvy.
Tuhnutí
Děj, při kterém
se kapalina mění v pevnou látku, nazýváme tuhnutí. Nejprve se spojí jen
několik částic. S pokračujícím tuhnutím se prvotní krystalizační jádra
zvětšují. V závěru procesu je látka zcela v pevném skupenství. Skupenské teplo tuhnutí
látka uvolňuje při tuhnutí. Je stejně velké jako u tání, kde je ale látka
přijímala. Logicky lze usoudit, že křivka tuhnutí má shodný průběh s křivkou tání. Toto platí
pro chemicky čistou látku. Stejně jako voda při tuhnutí zvětšuje svůj objem,
sirnatan sodný ho zmenšuje.
|