Lengkung pemanasan (heating curve) ialah graf suhu melawan masa bagi bahan yang dipanaskan secara sekata. Bahagian menaik menunjukkan suhu meningkat dalam satu keadaan. Bahagian mendatar menunjukkan perubahan keadaan, apabila suhu kekal tetap.
Anda diminta melabel keadaan, membaca takat lebur dan takat didih, serta menerangkan bahagian mendatar.
Pelajaran ini membina di atas pendidihan dan penyejatan dan sebahagian daripada modul model zarah dan perubahan keadaan.
Bagaimanakah anda membaca graf itu?
Ambil graf satu bahagian demi satu bahagian. Pada setiap bahagian tanya dua soalan: keadaan apa yang ada, dan apa yang tenaga lakukan kepada zarah?
- Bahagian menaik pertama: bahan ialah pepejal. Tenaga membuat zarah bergetar lebih laju, maka suhu naik.
- Bahagian mendatar pertama: peleburan. Tenaga digunakan untuk mengatasi tarikan supaya zarah boleh bergerak melepasi satu sama lain. Pepejal dan cecair kedua-duanya ada.
- Bahagian menaik kedua: bahan ialah cecair. Zarah bergerak lebih laju dan suhu naik semula.
- Bahagian mendatar kedua: pendidihan. Tenaga digunakan untuk memisahkan zarah sepenuhnya. Cecair dan gas kedua-duanya ada.
- Bahagian menaik terakhir (jika ditunjukkan): bahan ialah gas, dan suhu naik semula.
Bahan tulen mempunyai takat lebur dan takat didih yang tepat. Itulah sebabnya bahagian mendatar betul-betul mendatar.
Contoh berlangkah
Jadual menunjukkan data bagi bahan tulen bernama X yang dipanaskan secara sekata. Nombor ini direka untuk latihan dan tidak menggambarkan bahan sebenar.
| Masa (min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Suhu (°C) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 60 | 60 | 60 | 75 | 90 | 105 | 120 | 135 | 150 | 150 | 150 | 150 |
Soalan: Cari takat lebur dan takat didih X. Nyatakan berapa lama peleburan berlaku dan terangkan mengapa suhu tetap pada masa itu.
Langkah 1, cari bahagian mendatar. Suhu ialah 60 °C dari minit ke-4 hingga ke-7 dan 150 °C dari minit ke-13 hingga ke-16.
Langkah 2, namakannya. Bahagian mendatar yang lebih rendah ialah peleburan, maka takat lebur ialah 60 °C. Yang lebih tinggi ialah pendidihan, maka takat didih ialah 150 °C.
Langkah 3, tempoh peleburan. Peleburan bermula pada minit ke-4 dan tamat pada minit ke-7. 7 − 4 = 3 minit.
Langkah 4, terangkan bahagian mendatar. Semasa peleburan, tenaga yang dibekalkan digunakan untuk mengatasi tarikan antara zarah supaya zarah boleh bergerak melepasi satu sama lain. Tenaga kinetik purata tidak bertambah, maka suhu kekal 60 °C.
Langkah 5, semak bahagian cecair. Bahagian cecair sahaja ialah dari minit ke-7 hingga ke-13. Suhu naik 90 °C dalam 6 minit, iaitu 15 °C setiap minit, dan 6 × 15 = 90 sepadan dengan 60 hingga 150.
Perhatikan bahawa bahagian mendatar diterangkan dengan ke mana tenaga pergi, bukan dengan pemanas berhenti.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan biasa ialah membaca bahagian mendatar sebagai “tiada apa-apa berlaku”.
Jawapan yang salah: “Dari minit ke-4 hingga ke-7 suhu tidak berubah kerana pemanasan telah berhenti, atau bahan berhenti menyerap tenaga.”
Pemanas masih membekalkan tenaga. Bahan masih menyerapnya. Tenaga itu mengubah susunan zarah, jadi tidak menaikkan tenaga kinetik puratanya. Pembetulan: “Tenaga digunakan untuk mengatasi daya antara zarah, maka suhu kekal tetap semasa peleburan.”
Kesilapan kedua ialah menamakan bahan “cecair” pada 60 °C. Semasa bahagian mendatar, ia campuran pepejal dan cecair.
Semak kendiri
Gunakan jadual daripada contoh berlangkah.
1. Apakah keadaan X pada minit ke-2 dan minit ke-10?
Tunjukkan jawapan
Pada minit ke-2 ia pepejal, kerana itu pada bahagian menaik pertama sebelum peleburan bermula pada minit ke-4. Pada minit ke-10 ia cecair, kerana itu antara tamat peleburan pada minit ke-7 dan mula pendidihan pada minit ke-13.
2. Berapakah suhu pada minit ke-11, dan apa yang berlaku pada zarah?
Tunjukkan jawapan
Suhunya 120 °C. X ialah cecair dan zarah bergerak lebih laju apabila suhu naik.
3. Pada lengkung penyejukan X, pada suhu berapakah graf mendatar dahulu, dan apakah nama proses itu?
Tunjukkan jawapan
Graf mendatar dahulu pada 150 °C, apabila gas memeluwap menjadi cecair. Bahagian mendatar kedua pada 60 °C, apabila cecair membeku. Takat beku sama dengan takat lebur bagi bahan tulen.
Ke mana selepas ini?
Pelajaran seterusnya, kaitkan tekanan dengan perlanggaran zarah, beralih daripada keadaan bahan kepada kelakuan gas. Anda juga boleh menyemak bacaan graf dengan latihan campuran zarah.
Pelajar sering memerihalkan bentuk graf dengan baik tetapi kehilangan markah penerangan. Itulah corak yang boleh diatasi oleh guru dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu dengan data baharu setiap kali.