§ 6. Қыздыру және салқындау процестері

Химия, 7 сынып. Оқулық: Оспанова М.Қ. және т.б. (Мектеп, 2025). 2 тарау: Заттардың агрегаттық күйінің өзгеруі. 34–39-беттер.

Нені үйренесің

• Қыздыру мен салқындау деген не екенін және зат күйін қалай өзгертетінін түсіндіруді.
• Кесте бойынша температура графигін салуды: уақыт көлденең осьте, температура тік осьте.
• Графикті оқуды: зат қай жерде қызады, қай жерде балқиды, қайнайды, салқындайды және қатады.
• График кесінділерінің атауларын айтуды: балқу, қайнау, конденсация, кристалдану.
• Графиктен қажетті минуттағы температураны табуды.

Ой қозғау

• Мұзды жылы радиатордың үстіне қойса, оған не болады? Ол ери бастайды да, суға айналады.
• Мұздатқыштағы суға не болады? Ол қатып, мұзға айналады.
• Заттың қандай үш күйін білесің? Қатты, сұйық және газ тәрізді. Су мұз, сұйық су және бу болады.
• Температураның өзгеріп жатқанын көзбен көрмесең, қалай қадағалайсың? Термометр алып, көрсеткіштерін бірдей уақыт аралығымен жазып отыру керек.

💡 Заттар күйін «жай ғана» өзгертпейді. Әр өтуге өз температурасы керек. Ал график оны көруге көмектеседі.

Тақырыпты талдаймыз

Зат «киімін ауыстыра» алады

Бір зат қатты да, сұйық та, газ тәрізді де бола алады. Медеудегі мұз, шайнектегі су, оның үстіндегі бу — бәрі су. Бір күйден екінші күйге өту белгілі температураларда жүреді.

Егер затты қыздырса, оның температурасы өседі. Егер салқындатса, температура төмендейді. Бірақ ерекше сәттерде біртүрлі нәрсе болады: жылу беріп тұрсың, ал температура өзгермейді. Неге екенін әрі қарай көресің.

Тәжірибені қалай қоямыз

Қыздыру мен салқындауды зерттеу үшін мына жиынтық қажет:

⚠️ Қыздыру құралымен тәжірибені тек химия кабинетінде мұғаліммен бірге жаса. Үйде қайнаған су мен отқа үлкенсіз тиюге болмайды.

Әрі қарай температураны әр 2 минут сайын жазып отырамыз. Мысалы, мынадай кесте шығады: 0-минутта -40 °C, 2-минутта -38 °C, 4-минутта -34 °C және т.с.с.

Бір мұз кесегінің тарихы

-40 °C-тағы мұзды алып, қыздырамыз. Не болады?

1. Мұз алдымен жай ғана қызады: температурасы 0 °C-қа дейін көтеріледі.
2. 0 °C-та мұз ери бастайды. Бұл — балқу. Мұздың бәрі ерімейінше температура бір орнында тұрады.
3. Содан кейін су 100 °C-қа дейін әрі қарай қызады.
4. 100 °C-та су қайнап, буға айналады. Бұл — қайнау. От күшейтсең де, температура қайтадан бір орнында тұрады.

Кері жолмен де жүруге болады: суды 0 °C-қа дейін суытамыз, ол қата бастайды. Бұл — кристалдану (қату). Судың бәрі мұзға айналмайынша, температура тағы да өзгермейді.

🌟 Графиктегі алаңша — бұл барлық жылу температураны көтеруге емес, бөлшектерді «босатуға» кететін сәт: олар өз орындарынан шығып кетеді де, зат күйін өзгертеді. Сондықтан шайнек соңғы тамшы қайнап біткенше 100 °C-та қайнайды.

Графикті қалай оқимыз

График миллиметрлік қағазда салынады. Көлденең осьте (абсцисса осі) уақыт t минутпен, тік осьте (ордината осі) температура T °C-пен салынады. Содан кейін кестедегі нүктелерді сызықпен қосады.

📌 Жоғары қарай көлбеу — қыздыру, төмен қарай көлбеу — салқындау, көлденең кесінді — бір күйден екінші күйге өту (балқу, қайнау, конденсация, кристалдану).

Әр кесіндінің аты

Оқулықта судың графигі әріптермен белгіленген: AB — қыздыру, BC — балқу, CD — қыздыру, DE — салқындау, EF — кристалдану (қату), FK — салқындау.

Басқа заттардың графигі күрделірек. Онда қайнау мен булану да бар, ал будың салқындауы кезінде — конденсация (бу сұйыққа айналады). Толық тізбек: қатты денені қыздыру, балқу, сұйықтықты қыздыру, қайнау, будың қызуы. Содан кейін дәл солай кері бағытта: будың салқындауы, конденсация, сұйықтықтың салқындауы, кристалдану (қату), қатты дененің салқындауы.

🌟 Біз судың 100 °C-та қайнайтынына үйренгенбіз. Бірақ бұл теңіз деңгейінде. Алматыда, биіктігі шамамен 800 м жерде, су 97–98 °C-та қайнай бастайды. Ал Медеудің үстіндегі биік тауда одан да төмен: ауа сирек, бу шығуы жеңілірек.

⚠️ Жиі кететін қате. «Ұзағырақ қыздырсаң, қайнап жатқан су 100 °C-тан да ыстық болады». Олай емес. Су қайнап жатқанда температура сол күйінде қалады. Артық жылу суды тек жылдамырақ буға айналдырады.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Баладан плитадағы кастрюльдегі суды бақылауын сұраңыз: көпіршіктер шыға бастағанда термометр дерлік бір сан көрсетеді. Талқылаңыз: температура неге тоқтап қалды? Осылайша график тіріледі.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Заттың қыздыру графигі нені көрсетеді? Қыздырғанда заттың температурасы уақыт өте келе қалай өзгеретінін: қай жерде өседі, қай жерде балқу немесе қайнау кезінде бір орнында тұрады.
• Сұйық күйден қатты күйге өту қалай аталады? Кристалдану (қату). Су үшін бұл — 0 °C-та қатып қалу.
• Су қайнап жатқанда от жанып тұрса да, температура неге өспейді? Берілген жылу судың буға айналуына кетеді, температураны көтеруге кетпейді. Су қайнап біткенше температура шамамен 100 °C-та тұрады.
• Салқындау графигін салу үшін не керек? Температураны тең уақыт аралығымен өлшеп, кестеге жазу және «уақыт (мин)» мен «температура (°C)» осьтерінде нүктелерді белгілеу.
• Графиктегі төмен қарай көлбеу сызық нені білдіреді? Зат салқындайды: температура уақыт өте келе төмендейді.

Жаттығуларды шығарамыз

Оқулықтағы «Біліміңді тексер» блогының барлық төрт тапсырмасы (қазақша басылымда да төртеу, нөмірлері орысшамен сәйкес). QR-код арқылы берілетін тапсырманы талдамаймыз.

№ 1

Екі затты зерттеуге арналған графиктер берілген (А, Ә). 1) Графиктердің қайсысы заттардың қайнау, балқу процестерін көрсетеді? 2) Заттың балқу температурасын анықтаңдар. 3) Графиктердің қайсысы заттардың салқындауы мен кристалдануын (қатуын) көрсетеді? 4) Заттың қату температурасын анықтаңдар. 5) А графигі бойынша заттың 2; 4; 7 минуттардағы температураларын анықтаңдар. 6) Ә графигі бойынша заттың 4; 8; 16 минуттардағы температураларын анықтаңдар.

Графиктер мынадай көрінеді (сурет сипаттамасы бойынша):

Қалай ойлаймыз. Жоғары қарай көлбеу — қыздыру, төмен қарай көлбеу — салқындау. Көлденең алаңша — күйдің өзгеруі. Қажетті мәнді алу үшін осьтегі минуттан сызыққа дейін жоғары көтерілеміз.

Шешуі.

1. Қыздыру — А графигі (сызық жоғары өрлейді). Бірақ А-да балқу алаңшасы жоқ: сызық тікелей 100 °C-қа дейін көтеріліп, тордың шетіне шығады.
2. А бойынша балқу температурасын анықтауға болмайды: тегіс кесінді жоқ.
3. Салқындау және кристалдану — Ә графигі (алдымен сызық төмен түседі, содан кейін алаңша).
4. Алаңша бойынша кристалдану температурасы — 30 °C.
5. А графигі: сызық минутына 20 °C-қа өседі, 20 °C-тан басталады. 2-минутта 20+2·20=60 °C; 4-минутта 20+4·20=100 °C. 7-минутта график енді салынбаған (сызық 4-минутта 100 °C-та аяқталады), нақты мәнді оқу мүмкін емес. Егер түзу әрі қарай жалғасса, 160 °C болар еді.
6. Ә графигі: 4-минутта сызық 55 пен 30 °C-тың жартысында, яғни шамамен 43 °C; 8-минутта 30 °C (алаңшаның басы); 16-минутта 30 °C (алаңша).

Жауабы: 1) А; 2) А бойынша анықтауға болмайды; 3) Ә; 4) 30 °C; 5) 60 °C, 100 °C, 7-минут бейнеленбеген; 6) шамамен 43 °C, 30 °C, 30 °C.

№ 2

Берілген график бойынша: 1) Графиктегі BC, DE, GH, IK кесінділері қандай процесті бейнелейді? 2) Графиктің қай бөлігі температураның ең жоғары мәніне сәйкес келеді? Ең жоғары температура қандай әріппен белгіленген? 3) Графиктің қай бөлігі температураның ең төмен мәніне сәйкес келеді? Ол температура қандай әріппен бейнеленген?

Қалай ойлаймыз. Алаңшаларда процесс жүреді, ал температура тұрады. Төменгі алаңша — балқу температурасының деңгейінде, жоғарғысы — қайнау температурасының деңгейінде. Қыздыру — сол жақта, салқындау — оң жақта.

Шешуі.

1. BC — T_(балқу) деңгейінде, бұл — балқу. DE — T_(қайнау) деңгейінде, қайнау (булану). GH — сол деңгей, бірақ салқындағанда: конденсация (бу сұйыққа айналады). IK — T_(балқу) деңгейінде: кристалдану (қату).
2. Ең жоғары температураға графиктің қыздыру аяқталатын бөлігі сәйкес келеді, ол F әрпімен белгіленген (EF кесіндісінің соңы, одан кейін салқындау басталады).
3. Ең төмен температураға графиктің соңғы салқындау бөлігі KL сәйкес келеді, ең төмен нүкте — L (A нүктесі шамамен сол деңгейде).

Жауабы: BC — балқу; DE — қайнау; GH — конденсация; IK — кристалдану (қату). Ең жоғары температура — F нүктесінде. Ең төмен температура — L нүктесінде (KL кесіндісінің соңы).

№ 3

Шыңғыс пен Алина судың салқындау процесін зерттеді. Олар су құйылған стақанды тоңазытқышқа қойып, әр 2 мин сайын судың температурасын өлшеді. Нәтижесінде олар мынадай мәліметтерді алды: уақыт 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 мин; температура 24, 18, 13, 9, 6, 4, 3, 0, 0, 0, 0 (°C). а) Температура мен уақыт аралығындағы тәуелділік графигін салыңдар; ә) 5 минуттағы; 11 минуттағы; 15 минуттағы су температураларын анықтаңдар; б) 12 мин-тан 20 мин-ға дейін температураның өзгермеу себебін түсіндіріңдер.

Қалай ойлаймыз. Көлденеңінен минуттарды, тігінен градусты саламыз, нүктелерді қосамыз. Өлшемдер арасындағы минуттар үшін көрші нүктелердің арасындағы сызықтағы мәнді аламыз.

Шешуі. а) Нүктелер: (0;24), (2;18), (4;13), (6;9), (8;6), (10;4), (12;3), (14;0), (16;0), (18;0), (20;0). Біркелкі сызықпен қосамыз: ол төмендейді, содан кейін нөлге жатады. ә) 5-минут 4-минут (13) мен 6-минуттың (9) арасында: (13+9):2=11 °C. 11-минут 10-минут (4) мен 12-минуттың (3) арасында: (4+3):2=3,5 °C. 15-минут тегіс кесіндіге кіреді: 0 °C. б) Су 0 °C-қа жетіп, қата бастады. Ол мұзға айналып жатқанда (кристалдану) температура 0 °C-та тұрады, ал жылу тоңазытқышқа кетіп жатады.

Жауабы: а) график 14-минутқа қарай 0 °C-қа дейін төмендейді де, әрі қарай көлденең; ә) ≈11 °C, ≈3,5 °C, 0 °C; б) судың кристалдануы жүреді, ол кезде температура тұрақты.

№ 4

Көлемі 400 мл суды өлшеп, қыздырды. Процесс нәтижесі кестеде берілген: уақыт 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 мин; температура 20, 50, 70, 85, 95, 100, 100, 100 (°C). а) Су температурасы мен уақыт арасындағы тәуелділік графигін сызыңдар. ә) Графикті пайдаланып, мына сұрақтарға жауап беріңдер: 5 мин-та судың температурасы қанша болады? 7 мин-та судың температурасы қанша болады? Суды 20 мин қыздырса, судың температурасы қанша болар еді?

Қалай ойлаймыз. Алдымен график: нүктелерді кесте бойынша белгілейміз. Содан кейін өлшемдер арасындағы мәндерді көрші нүктелердің «ортасынан» аламыз. Қайнағаннан кейін температура өспейді.

Шешуі. а) Нүктелерді кесте бойынша белгілеп, қосамыз. Сызық барған сайын баяу көтеріледі де, 10-минуттан бастап 100 °C деңгейінде көлденең жүреді. ә) 5-минут 4-минут (70) пен 6-минуттың (85) арасында: (70+85):2=77,5 °C. 7-минут 6-минут (85) пен 8-минуттың (95) арасында: (85+95):2=90 °C. 20-минутта су қайнай беріп, температура сол күйінде: 100 °C.

Жауабы: а) график 10-минутқа қарай 100 °C-қа дейін өседі де, әрі қарай көлденең; ә) ≈77,5 °C, ≈90 °C, 100 °C.

Жадынама

• Заттар бір агрегаттық күйден екінші күйге белгілі температураларда өтеді.
• Графиктің көлбеу кесіндісі: қыздыру немесе салқындау. Тегіс кесінді: күйдің өзгеруі.
• Балқу немесе қайнау жүріп жатқанда заттың температурасы өзгермейді.
• Өлшенген нүктелердің арасындағы мәндерді график сызығынан аламыз.

Шағын тест