Агрегатные состояния вещества. График плавления и отвердевания

Представляем вашему вниманию видеоурок по теме «Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания». Здесь мы начинаем изучение новой обширной темы: «Агрегатные состояния вещества». Здесь мы дадим определение понятию агрегатного состояния, рассмотрим примеры таких тел. И рассмотрим, как называются и что представляют собой процессы, при которых вещества переходят из одного агрегатного состояния в другое. Более подробно остановимся на процессах плавления и кристаллизации твердых тел и составим температурный график подобных процессов.

Тема: Агрегатные состояния вещества

Урок: Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания

Аморфные тела - тела, в которых атомы и молекулы упорядочены определенным образом только вблизи рассматриваемого участка. Такой тип расположения частиц называют ближним порядком.

Жидкости - вещества без упорядоченной структуры расположения частиц, молекулы в жидкостях движутся свободнее, а межмолекулярные силы слабее, чем у твердых тел. Важнейшее свойство: сохраняют объем, легко меняют форму и принимают из-за свойства текучести форму сосуда, в котором находятся (рис. 3).

Рис. 3. Жидкость принимает форму колбы ()

Газы - вещества, молекулы которых слабо взаимодействуют между собой и движутся хаотически, часто сталкиваясь друг с другом. Важнейшее свойство: не сохраняют объем и форму и занимают весь объем сосуда, в котором находятся.

Важно знать и понимать, каким образом осуществляются переходы между агрегатными состояниями веществ. Схему таких переходов изобразим на рисунке 4.

1 - плавление;

2 - отвердевание (кристаллизация);

3 - парообразование: испарение или кипение;

4 - конденсация;

5 - сублимация (возгонка) - переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое;

6 - десублимация - переход из газообразного состояния в твердое, минуя жидкое.

На сегодняшнем уроке мы уделим внимание таким процессам, как плавление и отвердевание кристаллических тел. Начать рассмотрение таких процессов удобно на примере наиболее часто встречающихся в природе плавления и кристаллизации льда.

Если поместить лед в колбу и начать его нагревать с помощью горелки (рис. 5), то можно будет заметить, что его температура начнет повышаться, пока не достигнет температуры плавления (0 o C), затем начнется процесс плавления, но при этом температура льда повышаться не будет, и только после окончания процесса плавления всего льда температура образовавшейся воды начнет повышаться.

Рис. 5. Плавление льда.

Определение. Плавление - процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Этот процесс происходит при постоянной температуре.

Температура, при которой происходит плавление вещества, называется температурой плавления и является измеренной величиной для многих твердых веществ, а потому табличной величиной. Например, температура плавления льда равна 0 o C, а температура плавления золота 1100 o C.

Обратный плавлению процесс - процесс кристаллизации - также удобно рассматривать на примере замерзания воды и превращения ее в лед. Если взять пробирку с водой и начать ее охлаждать, то сначала будет наблюдаться уменьшение температуры воды, пока она не достигнет 0 o C, а затем ее замерзание при постоянной температуре (рис. 6), и уже после полного замерзания дальнейшее охлаждение образовавшегося льда.

Рис. 6. Замерзание воды.

Если описанные процессы рассматривать с точки зрения внутренней энергии тела, то при плавлении вся полученная телом энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки и ослабление межмолекулярных связей, таким образом, энергия расходуется не на изменение температуры, а на изменение структуры вещества и взаимодействия его частиц. В процессе же кристаллизации обмен энергиями происходит в обратном направлении: тело отдает тепло окружающей среде, а его внутренняя энергия уменьшается, что приводит к уменьшению подвижности частиц, увеличению взаимодействия между ними и отвердеванию тела.

Полезно уметь графически изобразить процессы плавления и кристаллизации вещества на графике (рис. 7).

По осям графика расположены: ось абсцисс - время, ось ординат - температура вещества. В качестве исследуемого вещества примем лед при отрицательной температуре, т. е. такой, который при получении тепла не начнет сразу плавиться, а будет нагревать до температуры плавления. Опишем участки на графике, которые представляют собой отдельные тепловые процессы:

Начальное состояние - a: нагревание льда до температуры плавления 0 o C;

a - b: процесс плавления при постоянной температуре 0 o C;

b - точка с некоторой температурой: нагревание образовавшейся из льда воды до некоторой температуры;

Точка с некоторой температурой - c: охлаждение воды до температуры замерзания 0 o C;

c - d: процесс замерзания воды при постоянной температуре 0 o C;

d - конечное состояние: остывание льда до некоторой отрицательной температуры.

Сегодня мы рассмотрели различные агрегатные состояния вещества и уделили внимание таким процессам, как плавление и кристаллизация. На следующем уроке мы обсудим главную характеристику процесса плавления и отвердевания веществ - удельную теплоту плавления.

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. /Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. Физика 8. - М.: Мнемозина.

2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Словари и энциклопедии на Академике ().

2. Курс лекций «Молекулярная физика и термодинамика» ().

3. Региональная коллекция Тверской области ().

1. Стр. 31: вопросы №1-4; стр. 32: вопросы №1-3; стр. 33: упражнения №1-5; стр. 34: вопросы №1-3. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

2. В кастрюле с водой плавает кусок льда. При каком условии он не будет таять?

3. При плавлении температура кристаллического тела остается неизменной. А что происходит со внутренней энергией тела?

4.Опытные садовники в случае весенних ночных заморозков во время цветения плодовых деревьев вечером обильно поливают ветки водой. Почему это значительно уменьшает риск потери будущего урожая?

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: традиционный.

Цели урока: выяснить, что происходит с веществом при плавлении и отвердевании.

Задачи:

Образовательные :

закрепить уже имеющиеся знания по теме «Строение вещества».
познакомиться с понятиями плавление, отвердевание.
продолжить формирование умения объяснять процессы с точки зрения строения вещества.
объяснить понятия плавления и отвердевания с точки зрения изменения внутренней энергии

Воспитательные :

формирование коммуникативных качеств, культуры общения
формирование интереса к изучаемому предмету
стимулирование любознательности, активности на уроке
развитие работоспособности

Развивающие :

развитие познавательного интереса
развитие интеллектуальных способностей
развитие умений выделять главное в изучаемом материале
развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия

Формы работы: фронтальная, работа в малых группах, индивидуальная.

Средства обучения:

Учебник «Физика 8» А.В. Перышкин § 12, 13, 14.
Сборник задач по физике для 7-9 классов, А.В. Перышкин, 610 - 618.
Раздаточный материал (таблицы, карточки).
Презентация.
Компьютер.
Иллюстрации по теме.

План урока:

Организационный момент.
Повторение изученного материала. Заполнение таблицы: твердое, жидкое, газообразное.
Определение темы урока.
1. Переход из твердого в жидкое агрегатное состояние и наоборот.
2. Запись темы урока в тетрадь.
Изучение новой темы:
1. Определение температуры плавления вещества.
2. Работа с таблицей учебника «Температура плавления».
3. Решение задачи.
4. Просмотр анимации «плавление и отвердевание».
5. Работа с графиком «Плавление и отвердевание».
6. Заполнение таблицы: плавление, отвердевание.
Закрепление изученного материала.
Подведение итогов.
Домашнее задание.

№ этапа	Работа учителя.	Работа учащихся.		Записи в тетради.	Что используется.	Время
	Организационный момент. Приветствие.
	В 7 классе мы познакомились с различными агрегатными состояниями вещества. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? Примеры?		Твердое, жидкое, газообразное состояния вещества. Например, вода, лед, водяной пар.
	Давайте вспомним, какими свойствами и почему обладают вещества в том или ином агрегатном состоянии. Вспоминать будем, заполняя таблицу. (Приложение 1 ). Учитель фиксирует, в каком порядке группы поднимают руки, останавливает работу по истечении 2 минут.		Класс делится на группы по 3-4 человека. Каждая группа получает лист с незаполненной таблицей и карточки с ответами. За 2 минуты они должны поместить карточки в соответствующие клетки таблицы. По готовности члены группы поднимают руки. Через 2 минуты группы отчитываются в своей работе. Одна группа поясняет, какую карточку, в какую клетку они поместили, почему, а члены остальных групп либо соглашаются, либо исправляют ответ. В результате у каждой группы таблица заполнена правильно. Группа, первой правильно выполнившая задания получает один балл.		Слайд 2 раздаточный материал
	Итак, что общего и что различного в свойствах твердых тел и жидкостей?		И твердые тела и жидкости сохраняют объем, но форму сохраняют только твердые тела.
	Сегодня на уроке мы поговорим о том, каким образом твердое вещество может переходить в жидкое состояние и наоборот. Выясним, какие условия необходимы для этих переходов.
	Вспомните, как называется переход вещества из твердого в жидкое агрегатное состояние?		Как правило, ученики вспоминают название процесса – плавление.
	Как называется обратный процесс: переход вещества из жидкого в твердое агрегатное состояние? Как называется внутренняя структура твердых тел?		Если ученики сразу не ответят на вопрос, им можно немного помочь, но обычно, ответ дают сами ученики. Процесс перехода вещества из жидкого в твердое состояние называется отвердеванием. Молекулы твердых тел образуют кристаллическую решетку, поэтому процесс можно назвать кристаллизацией.
	Итак, тема сегодняшнего урока: «Плавление и отвердевание кристаллических тел».		Записывают тему урока в тетрадь.	Плавление и отвердевание кристаллических тел
	Еще раз вспомним, что мы уже знаем о агрегатных состояниях вещества и о переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое.		Ученики отвечают на вопросы. За каждый правильный ответ (в этом случае и в дальнейшем) учащийся получает 1 балл.
	Почему только в твердом агрегатном состоянии тела сохраняют свою форму? Чем отличается внутреннее строение твердых тел от внутреннего строения жидкостей и газов?		В твердых телах частицы расположены в определенном порядке (образуют кристаллическую решетку) и не могут далеко удаляться друг от друга.
	Что изменяется при этом во внутреннем строении вещества.		При плавлении нарушается порядок расположения молекул, т.е. разрушается кристаллическая решетка.
	Что необходимо сделать, чтобы расплавить тело? Разрушить кристаллическую решетку?		Тело необходимо нагреть, то есть сообщить ему некоторое количество теплоты, передать энергию.
	До какой температуры нужно нагреть тело? Примеры?		Для того, чтобы расплавился лед нужно нагреть его до 0 0С. Для того, чтобы расплавилось железо, нужно нагреть его до более высокой температуры.
	Итак, для плавления твердого вещества необходимо нагреть его до определенной температуры. Эта температура называется температурой плавления.		Записывают в тетрадь определение температуры плавления.	Температура плавления – это температура, при которой плавится твердое вещество.
	У каждого вещества своя температура плавления. При температурах выше температуры плавления вещество находится в жидком состоянии, ниже – в твердом. Рассмотрим таблицу учебника на странице 32.		Открывают учебники на указанной странице.		Слайд 5 таблица 3 учебника
	Какой из металлов можно расплавить, подержав в руке? Какой из металлов можно расплавить в кипящей воде? Можно ли расплавить алюминий в свинцовом сосуде? Почему для измерения температуры на улице не используют ртутные термометры?		Цезий. Калий, натрий. Нельзя, свинец расплавиться раньше. Если температура на улице ниже -39 0С, ртуть отвердеет.
	При какой температуре отвердевает вода? Железо? Кислород?		При 0°С, 1539°С, -219°С.
	Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся.			Температура кристаллизации вещества равна температуре его плавления.
	Вернемся к вопросу: Что происходит с внутренним строением вещества при его плавлении? Кристаллизации?		При плавлении разрушается кристаллическая решетка, а при кристаллизации она восстанавливается.
	Возьмем кусок льда при температуре -10 °С и будем сообщать ему энергию. Что произойдет с куском льда?
	Задача: Какое количество теплоты необходимо сообщить 2 кг льда для того, чтобы нагреть его на 10 °С?		Используя таблицу на странице 21, решают задачу. (устно). Потребуется 2100·2·10=42000 Дж=42 кДж
	На что расходуется в данном случае теплота?		На повышение кинетической энергии молекул. Повышается температура льда.
	Рассмотрим, как меняется температура льда при равномерном сообщении ему некоторого количества теплоты, что происходит с внутренним строением льда (воды) в приведенных процессах.		Смотрят предлагаемую презентацию, отмечают, что происходит с веществом при его нагревании, плавлении, охлаждении, отвердевании.		Слайды 7 - 10
	График. Какому процессу соответствует участок АВ, ВС? Будет ли повышаться температура льда при начале его плавления. График ВС.		Участок АВ соответствует процессу нагревания льда. ВС – плавление льда. При начале плавления температура льда перестает повышаться.
	Продолжает ли лед получать энергию? На что она расходуется?		Лед продолжает получать энергию. Она расходуется на разрушение кристаллической решетки.	Во время процесса плавления температура вещества не изменяется, энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки.
	В каком агрегатном состоянии находится вещество в точке В? в точке С? При какой температуре?		В – лед при 0 °С. С – вода при 0 °С.
	Что обладает большей внутренней энергией: лед при 0 °С или вода при 0 °С?		Вода обладает большей внутренней энергией, так как в процессе плавления вещество получало энергию.
	Почему температура начинает расти на участке СD?		В точке С заканчивается разрушение решетки и в дальнейшем энергия расходуется на повышение кинетической энергии молекул воды.
	Заполните таблицу (Приложение 2 ) используя график и предложенную анимацию. Регламент 2 минуты. Учитель следит за процессом заполнения таблицы, фиксирует, кто закончил выполнять задание, останавливает работу по прошествии 2 минут.		Заполняют таблицу. По окончании заполнения таблицы ученики поднимают руку. По прошествии 2 минут ученики читают свои записи и поясняют их: 1 ученик – 1 строчка, 2 ученик – 2 строчка и т.д. Если отвечающим допущена ошибка, ее исправляют другие ученики. Ученики правильно и полностью справившиеся с заданием за 2 минуты получают 1 балл.		Раздаточный материал
	Итак, энергия потребляется веществом при плавлении и нагревании, а выделяется при кристаллизации и охлаждении, причем при плавлении и кристаллизации изменения температуры не происходит. Попробуйте применить эти знания при выполнении следующих заданий.
	Железо, взятое при температуре 20 °С, полностью расплавили. Какой график соответствует этому процессу?		Выбирают на слайде график, соответствующий указанному процессу, поднимают руки, числом пальцев указывая номер выбранного графика. Один из учащихся (по выбору учителя) объясняет свой выбор.
	Воду, взятую при температуре 0 °С, превратили в лед при -10 °С. Какой график соответствует этому процессу?
	Твердую ртуть, взятую при температуре -39 °С, нагрели до температуры 20 0С. Какой график соответствует этому процессу?
	Будет ли плавиться лед, взятый при 0 °С, в помещении с температурой 0 °С?		Нет, для разрушения кристаллической решетки необходима энергия, а теплопередача возможна только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой, следовательно в данном случае теплопередача осуществляться не будет.
	Итоги урока. Учащиеся, набравшие за урок 5 и более баллов, получают положительные оценки.
	Домашнее задание.

Используемая литература:

Перышкин А.В. учебник «Физика 7»
Перышкин А.В. «Сборник задач по физике 7 – 9 классы», Москва, «Экзамен», 2006 г.
В.А. Орлов «Тематические тесты по физике 7 – 8 классы», Москва, «Вербум – М», 2001 г.
Г.Н. Степанова, А.П. Степанов «Сборник вопросов и задач по физике 5 – 9 классы», Санкт-Петербург, «Валерии СПД», 2001 г.
http://kak-i-pochemu.ru

Многим начинающим строителям знакомо неизбежное появление дефектов на поверхности бетона: мелкие трещины, сколы, быстрый выход из строя покрытия. Причина не только в несоблюдении правил бетонирования, или в создании цементного раствора с неправильным соотношением компонентов, чаще проблема кроется в отсутствии ухода за бетоном на этапе застывания.

Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов: температуры, влажности, ветра, воздействия прямых солнечных лучей и т. п. Важно на этапе застывания увлажнять бетон, это позволит приобрести максимальную прочность и целостность покрытия.

Время схватывания цементного раствора зависит от многочисленных факторов

Общие сведения

В зависимости от того, при какой температуре застывает цемент, отличается и период затвердевания. Наилучшая температура - 20°С. В идеальных условиях процесс занимает 28 суток. В жарких регионах или в холодные периоды года обеспечить данную температуру сложно или невозможно.

Зимой бетонирование требуется по ряду причин:

закладывание фундамента под здание, которое располагается на осыпающихся грунтах. В тёплый период года невозможно выполнить строительство;
зимой производители делают скидки на цемент. Порой сэкономить на материале можно действительно неплохо, но хранение до наступления тепла является нежелательным решением, ведь качество цемента снизится. Заливание бетоном внутренних поверхностей зданий и даже наружные работы зимой вполне уместны при наличии скидок;
частные работы по бетонированию;
зимой больше свободного времени и проще взять отпуск.

Недостатком работы в холодное время является сложность копания траншеи и необходимость оборудования места обогрева для рабочих. С учётом дополнительных затрат экономия наступает не всегда.

Особенности заливки бетона при низких температурах

Время застывания цементного раствора зависит от температуры. При низкой температуре время существенно увеличивается. В строительной сфере принято называть погоду холодной при снижении уровня термометра в среднем до отметки 4°С. Чтобы успешно использовать цемент в холода, важно предпринять защитные меры для предотвращения замерзания раствора.

Особенности заливки бетона при низких температурах

Схватывание бетона в условиях низких температур протекает несколько иначе, наибольшее значение на итоговый результат оказывает температура воды. Чем теплее жидкость, тем быстрее протекает процесс. В идеале для зимы стоит обеспечить показатель термометра на уровне 7-15°. Даже в условиях подогрева воды окружающий холод замедляет скорость гидратации цементного раствора. Приобретение прочности и схватывание занимает больше времени.

Для расчёта сколько застывает цемент важно учесть закономерность, что падение температуры на 10° приводит к снижению скорости отвердения в 2 раза. Важно проводить расчёты, так как преждевременное снятие опалубки или эксплуатация бетона может привести к разрушению материала. Если окружающая температура опустится до -4°С и отсутствуют добавки, утеплители или подогрев, раствор кристаллизуется, а процесс гидратации цемента остановится. Конечное изделие утратит 50% прочности. Время застывания увеличится в 6-8 раз.

Несмотря на то, что следует определять, сколько времени застывает бетон, и приходится контролировать процесс твердения, есть обратная сторона – возможность улучшить качество результата. Снижение температуры увеличивает прочность бетона, но только до критической отметки -4°С, хотя процедура и требует больше времени.

Факторы, влияющие на застывание

На этапе планирования работ с цементом важным фактором, влияющим на конечный результат, является скорость обезвоживания бетона. На процесс гидратации влияют многочисленные факторы, точнее определить сколько застывает цементный раствор можно с учётом факторов:

окружающая среда. Учитывают влажность и температуру воздуха. При высокой сухости и жаре бетон застынет всего за 2-3 дня, но ожидаемую прочность он не успеет приобрести. В противном случае он останется мокрым на протяжении 40 дней или больше;

Факторы, влияющие на застывание бетона

плотность заливки. По мере уплотнения цемента снижается скорость отдачи влаги, это улучшает процедуру гидратации, но несколько уменьшает скорость. Уплотнять материал лучше с помощью виброплиты, но подойдёт и прокалывание раствора вручную. Если состав плотный, его будет сложно обрабатывать после застывания. На этапе финишной отделки или прокладывания коммуникаций в уплотнённом бетоне приходится использовать алмазное бурение, так как победитовые свёрла быстро подвергаются износу;
состав раствора. Фактор достаточно важен, ведь уровень пористости наполнителя влияет на темпы обезвоживания. Медленнее застывает раствор с керамзитом и шлаком, в наполнителе скапливается влага, а отдают её медленно. С гравием или песком состав высыхает быстрее;
наличие добавок. Снизить или ускорить этапы затвердевания раствора помогают специальные добавки с влагоудерживающими свойствами: раствор мыла, бетонит, противоморозные присадки. Приобретение подобных компонентов увеличивает сумму работ, но многие присадки упрощают работу с составом и увеличивают качество результата;
материал опалубки. Время застывания цемента зависит от склонности впитывать или сохранять влагу опалубкой. Влияние на скорость затвердения оказывают пористые стенки: нешлифованные доски, пластик со сквозными отверстиями или неплотным монтажом. Лучший способ выполнить строительные работы в срок и с сохранением технических характеристик бетона – применять щиты из металла или поверх дощатой опалубки устанавливать полиэтиленовую плёнку.

На то, сколько застывает цементный раствор, также оказывает влияние тип основания. Сухая земля быстро впитывает влагу. При затвердении бетона на солнце время затвердения увеличивается в разы, чтобы предотвратить получение низкой прочности материала следует постоянно увлажнять поверхность и затенять участок.

Искусственное увеличение скорости застывания

Время затвердевания цементного раствора в холодное время сильно увеличивается, но сроки все равно остаются ограниченными. Чтобы ускорить процедуру, разработаны различные методики.

BITUMAST Противоморозная добавка в бетон

В современном строительстве время высыхания можно ускорить с помощью:

внесение присадок;
электроподогрев;
повышение необходимых пропорций цемента.

Использование модификаторов

Самый простой способ выполнить работы в срок даже зимой – применять модификаторы. При внесении определенной пропорции наступает сокращение сроков гидратации, при использовании некоторых присадок происходит твердение даже в -30°С.

Условно добавки, влияющие на скорость затвердения, разделяются на несколько групп:

тип С – ускорители высыхания;
тип Е – водозамещающие добавки с ускоренным застыванием.

Калькулятор застывания фундамента и отзывы показывают максимальную эффективность при внесении в раствор хлорида калия. Материал расходится экономно, так как его массовая доля составляет до 2%.

Если применять смеси отвердения бетона типа С, стоит позаботиться о подогреве, так как они не защищают от замерзания.

Пластификаторы и добавки для бетона

Рекомендуется позаботиться о прокладке коммуникации в фундаменте или стяжке заранее, иначе потребуется бурение отверстий. Проделывание коммуникационных отверстий после застывания приведёт к необходимости в специальном инструменте и . Процедура достаточно трудоёмкая и снижает прочность конструкции.

Подогрев бетона

Преимущественно для подогрева состава применяют особый кабель, который преобразует электрический ток в тепло. Методика обеспечивает наиболее естественный путь застывания. Важным фактором является необходимость следования инструкции по монтажу провода. Способ защищает от кристаллизации жидкости, также существуют инструменты (фен, сварочный аппарат) и теплоизоляция для защиты от замерзания.

Увеличение дозировки цемента

Повышение концентрации цемента применяется исключительно при небольшом уменьшении температуры. Увеличение дозировки важно выполнять в небольшом количестве, иначе качество и долговечность значительно снизятся.

Бетон – многофункциональный состав, из которого можно возвести любые конструкции. В современном строительстве используются самые разные составы цемента и способы его обработки:

первым этапом строительства здания является составление схемы и расчёт нагрузки. Прочность и зависит от различных характеристик. Важно соблюсти все правила кладки для получения расчётной прочности;

в частном строительстве распространены . Они улучшают теплоизоляционные свойства, снижают нагрузку на фундамент, позволяют легко и быстро укладывать стены. Их можно изготавливать самостоятельно. формируются по аналогичному алгоритму с блоками;
во влажных помещениях есть необходимость в дополнительной защите бетона. Используется специальная , так как стандартные смеси не покрывают бетонную стену полностью;
одной из самых востребованных и частых процедур работы с раствором является стяжка. Пропорции цемента и песка для стяжки отличаются в зависимости от поставленной задачи.

Вывод

Бетонирование в условиях жары или холода требует принятия особых мер. Если создать идеальные условия для гидратации бетона, он приобретёт высокую прочность, будет способен выдерживать значительные несущие нагрузки и приобретёт устойчивость к разрушению. Главная задача строителя – предотвратить замерзание или преждевременное высыхание раствора.

Зная время застывания бетона, можно заранее спланировать дальнейшие строительные процессы.

Существует несколько факторов, от которых зависят качественные показатели вновь возведенной постройки:

температура воздуха;
атмосферная влажность;
марка цемента;
соблюдение технологии монтажа;
уход за стяжкой в период высыхания.

Полимеризация бетона

Этот сложный многоэтапный процесс, связанный с набором прочности и высыханием, поддается корректировке, но для этого необходимо понимать, что он собой представляет.

Этап затвердевания бетона и других строительных смесей, основой которых является цемент, начинается со схватывания. Раствор и вода в опалубке вступают в реакцию, и это дает толчок приобретению структуры и прочностных качеств.

Схватывание

Время, необходимое для схватывания, будет напрямую зависеть от различных влияний. К примеру, показатель атмосферной температуры равен 20 °C, а фундамент сформирован с применением цемента М200. В таком случае затвердение начнется не ранее, чем через 2 часа и продлится почти столько же.

Отвердение

После фазы схватывания стяжка начинает затвердевать. На данном этапе основная доля гранул цемента и вода в растворе начинают взаимодействовать (происходит реакция цементной гидратации). Наиболее оптимально процесс проходит при атмосферной влажности в 75% и температуре воздуха от +15 до +20 °С.

Если температура не поднялась до +10 градусов, очень велика вероятность того, что бетон не наберет проектной прочности. Именно поэтому в условиях зимы и проведении работ на улице раствор компонуется специальными антиморозными добавками.

Набор прочности

Структурная прочность пола или любой другой конструкции и время на отвердевание цементного раствора находятся в прямой зависимости. Если вода из бетона уйдет быстрее, чем это необходимо для схватывания и цемент не успеет вступить в реакцию, то через определенный период после высыхания мы столкнемся с неплотными сегментами, влекущими за собой трещины и деформацию стяжки.

Эти дефекты можно наблюдать во время резки бетонных изделий болгаркой, когда неоднородная структура плиты свидетельствует о нарушении технологического процесса.

Согласно технологическим правилам, бетонный фундамент сохнет не менее 25 – 28 суток. Однако для конструкций, не выполняющих повышенные несущие функции, этот период разрешено сократить до пяти дней, после которых по ним можно ходить без опасения.

Факторы воздействия

Перед началом строительных работ необходимо взять во внимание все факторы, способные так или иначе оказать влияние на время высыхания бетона.

Сезонность

Конечно же, основное воздействие на процесс высыхания цементного раствора оказывает окружающая среда. В зависимости от температуры и атмосферной влажности период для схватывания и полноценной сушки может ограничиться парой суток в летнее время (но прочность будет невысокой) либо конструкция будет удерживать большое количество воды более 30 дней в период холодов.

Об упрочнении бетона при нормальных температурных условиях лучше расскажет специальная таблица, в которой указано, сколько времени потребуется для достижения максимального эффекта.

Трамбовка

Также многое зависит и от плотности укладки строительной смеси. Естественно, чем она выше, тем медленнее уходит влага из структуры и тем лучше будут показатели гидратации цемента. В промышленном строительстве эту проблему решают при помощи виброобработки, а в домашних условиях обычно обходятся штыкованием.

Стоит помнить, что плотная стяжка сложнее поддается резке и сверлению после трамбовки. В таких случаях используют буры с алмазным напылением. Сверла с обычным наконечником моментально выходят из строя.

Состав

Наличие разнообразных компонентов в строительной смеси также влияет на процесс схватывания. Чем больше в составе раствора пористых материалов (керамзит, шлак), тем медленнее будет происходить обезвоживание конструкции. В случае с песком или гравием, наоборот, жидкость быстрее выйдет из раствора.

Чтобы замедлить испарение влаги из бетона (особенно в условиях высокой температуры) и улучшить его прочность, прибегают к использованию специальных добавок (бетонит, мыльный состав). Это несколько отразится на стоимости массы для заливки, но избавит от преждевременного пересыхания.

Обеспечение условий сушки

Чтобы влага дольше оставалась в растворной смеси, можно уложить гидроизоляционный материал на опалубку. Если формовочный каркас состоит из пластика, дополнительная гидроизоляция не требуется. Демонтаж опалубки проводят через 8 – 10 дней - этого времени застывания достаточно, дальше бетон может сохнуть без опалубки.

Добавки

Также можно удержать влагу в толще бетонного пола путем введения в строительную смесь модификаторов. Чтобы можно было ходить по залитой поверхности как можно скорее, придется добавлять к раствору специальные компоненты для быстрого затвердевания.

Снижение испарения

Сразу после схватывания бетонную поверхность укрывают полиэтиленом, чем существенно снижают испарение влаги в первые дни после монтажа конструкции. Раз в три дня пленку убирают и проверяют наличие пыли и трещин, поливая пол водой.

На двадцатые сутки полиэтилен убирают и дают стяжке окончательно высохнуть в обычном режиме. Через 28 – 30 дней можно не только ходить по фундаменту, но и нагружать его строительными конструкциями.

Прочность бетона

Зная, сколько времени уйдет на полноценное высыхание бетонной заливки, и как правильно организовать столь ответственный процесс, вы сможете избежать ошибок и сохранить крепость строительного элемента. Более подробную информацию о показателях прочности бетона по маркам цемента содержит таблица.

При понижении температуры вещество может переходить из жидкого состояния в твердое.

Этот процесс называется отвердевание или кристаллизация.
При отвердевании вещества выделяется такое эже кол теплоты, которое поглощается при его плавлении.

Расчетные формулы для количества теплоты при плавлении и кристаллизации одинаковы.

Температура плавления и отвердевания одного и того же вещества, если давление не меняется, одинакова.
На протяжении всего процесса кристаллизации температура вещества не меняется, и оно может одновременно существовать как в жидком, так и в твердом состояниях.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

ИНТЕРЕСНОЕ О КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Цветной лёд?

Если в пластмассовый стакан с водой добавить немного краски или заварки, размешать и, получив цветной раствор, укутать стакан сверху и выставить на мороз, то ото дна к поверхности начнет образовываться слой льда. Однако, не надейтесь получить разноцветный лёд!

Там, где начиналось замерзание воды, будет абсолютно прозрачный слой льда. Верхняя его часть будет окрашена, причем даже сильнее, чем первоначальный раствор. Если концентрация краски была очень велика, то на поверхности льда может остаться лужица её раствора.
Дело в том, что в растворах краски и солей образуется прозрачный пресный лёд, т.к. растущие кристаллы вытесняют любые посторонние атомы и молекулы примесей, стараясь построить идеальную решетку, пока это возможно. Только когда примесям деваться уже некуда, лёд начинает встраивать их в свою структуру или оставляет в виде капсул с концентрированной жидкостью. Поэтому морской лёд пресный, а даже самые грязные лужи покрываются прозрачным и чистым льдом.

При какой температуре замерзает вода?

Всегда ли при нуле градусов?
Но если в абсолютно чистый и сухой стакан налить прокипяченую воду и поставить за окно на мороз при температуре минус 2-5 градусов С, прикрыв чистым стеклом и защитив от прямых солнечных лучей, то через несколько часов содержимое стакана охладится ниже нуля, но останется жидким.
Если затем открыть стакан и бросить в воду кусочек льда или, снега или даже просто пыли, то буквально на ваших глазах вода мгновенно замёрзнет, прорастая по всему объёму длинными кристаллами.

Почему?
Превращение жидкости в кристалл происходит в первую очередь на примесях и неоднородностях - частичках пыли, пузырьках воздуха, неровностях на стенках сосуда. В чистой воде нет центров кристаллизации, и она может переохлаждаться, оставаясь жидкой. Таким способом удавалось довести температуру воды до минус 70°С.

Как это происходит в природе?

Глубокой осенью очень чистые речки и ручьи начинают замерзать со дна. Сквозь слой чистой воды хорошо видно, что водоросли и коряги на дне обрастают рыхлой ледяной шубой. В какой-то момент этот донный лёд всплывает, и поверхность воды мгновенно оказывается скованной ледяной коркой.

Температура верхних слоёв воды ниже, чем глубинных, и замерзание вроде бы должно начинаться с поверхности. Однако чистая вода замерзает неохотно, и лёд в первую очередь образуется там, где имеются взвесь ила и твёрдая поверхность, - возле дна.

Ниже по течению от водопадов и водосбросов плотин часто появляется губчатая масса внутриводного льда, вырастающего во вспененной воде. Поднимаясь на поверхность, она порой забивает всё русло, образуя так называемые зажоры, которые могут даже запрудить речку.

Почему лёд легче воды?

Внутри льда много пор и промежутков, заполненных воздухом, но эта не причина, которой можно объяснить то обстоятельство, что лед легче воды. Лёд и без микроскопических пор
все равно имеет плотность меньше, чем у воды. Все дело в особенностях внутреннего строения льда. В кристалле льда молекулы воды расположены в узлах кристаллической решетки так, что каждая имеет четырех "соседок".

У воды же нет кристаллической структуры, и молекулы в жидкости располагаются теснее, чем в кристалле, т.е. вода плотнее льда.
Сначала при таянии льда освободившиеся молекулы ещё сохраняют структуру кристаллической решётки, и плотность воды остаётся низкой, но постепенно кристаллическая решетка разрушается, и плотность воды растёт.
При температуре + 4°С плотность воды достигает максимума, а затем с увеличением температуры начинает уменьшаться из-за нарастания скорости теплового движения молекул.

Как замерзает лужа?

При охлаждении верхние слои воды становятся плотнее и опускаются вниз. Их место занимает более плотная вода. Такое перемешивание происходит до тех пор, пока температура воды не понизится до +4 градусов Цельсия. При такой температуре плотность воды максимальна.
При дальнейшем понижении температуры верхние слои воды уже нем могут более сжиматься, и постепенно охлаждаясь до 0 градусов вода начинает замерзать.

Осенью температура воздуха ночью и днем сильно отличается, поэтому лёд намерзает слоями.
Нижняя поверхность льда на замерзающей луже очень похожа на поперечный срез ствола дерева:
видны концентрические кольца. По ширине колец льда можно судить о погоде. Обычно лужа начинает замерзать от краев, т.к. там глубина меньше. Площадь же образующихся колец с приближением к центру уменьшается.

ИНТЕРЕСНО

Что в трубах подземной части зданий вода часто замерзает не в мороз, а в оттепель!
Это объясняется плохой теплопроводностью почвы. Тепло проходит сквозь землю так медленно, что минимум температуры в почве наступает позднее, чем на поверхности земли. Чем глубже, тем опоздание больше. Часто за время морозов почва не успевает охладиться, и лишь когда на земле наступает оттепель, под землю доходят морозы.

Что, замерзая в закупоренной бутылке, вода разрывает её. Что же произойдет со стаканом, если в нем заморозить воду? Вода, замерзая, будет расширяться не только вверх, но и в стороны, а стекло будет сжимается. Это всё равно приведет к разрушению стакана!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ

Известен случай, когда содержимое хорошо охлаждённой в морозильнике бутылки нарзана, открытой жарким летним днём, мгновенно превратилось в кусок льда.

Интересно ведет себя металл "чугун", который при кристаллизации расширяется. Это позволяет использовать его как материал для художественного литья тонких кружевных решёток и настольных скульптур малых форм. Ведь при застывании, расширяясь, чугун заполняет все, даже самые тонкие детали формы.

На Кубани зимой готовят крепкие напитки - „выморозки“. Для этого вино выставляют на мороз. В первую очередь замерзает вода, а остаётся концентрированный раствор спирта. Его сливают и повторяют операцию, пока не добьются нужной крепости. Чем выше концентрация спирта, тем ниже температура замерзания.

Самая крупная градина, зафиксированная людьми, упала в Канзасе, США. Вес ее составил почти 700 грамм.

Кислород в газообразном состоянии при температуре минус 183 градусов С превращается в жидкость, а при температуре минус 218,6градусов С из жидкого получается твердый кислород

В старину для хранения продуктов люди пользовались льдом. Карл фон Линде создал первый домашний холодильник, работавший от парового двигателя, который перекачивал газ фреон по трубам. Позади холодильника газ в трубах, конденсируясь, превращался в жидкость. Внутри холодильника жидкий фреон испарялся и его температура резко снижалась, охлаждая холодильную камеру. Только в 1923 году шведские изобретатели – Бальцен фон Платен и Карл Мунтенс создали первый электрический холодильник, в котором фреон превращается из жидкости в газ и забирает тепло из воздуха в холодильнике.

ВОТ ЭТО ДА-А

Несколько кусков сухого льда, брошенные в горящий бензин, гасят огонь.
Существует лёд, который обжег бы пальцы, если бы до него можно было дотронуться. Получают его под очень большим давлением, при котором вода переходит в твердое состояние при температуре значительно выше 0 градусов Цельсия.