Co to jest krzywa chłodzenia?

Krzywa chłodzenia jest rodzajem wykresu stosowanego w chemii, fizyce, inżynierii i innych dyscyplin w celu wykresu postępu substancji chłodzącej.Jedna oś wykresu, zwykle osi x, wyznacza czas, podczas gdy temperatura jest reprezentowana na drugiej osi.W związku z tym krzywa chłodzenia na ogół opada w dół od lewej do prawej, gdy temperatura maleje z czasem.Należy zauważyć, że taka krzywa nie zawsze postępuje w dół z równomierną szybkością w trakcie wykresu, ponieważ krzywe chłodzenia są często używane do przedstawiania fizycznych zmian fazy, takich jak zmiana z wody na lód.Temperatura zmniejsza się z jednolitą szybkością, gdy woda chłodzi się do punktu zamarzania, ale krzywa spłaszcza się w punkcie zamrażania, gdy ciekła woda zamarza do lodu stałego.

Wiele różnych czynników może wpływać na postęp krzywej chłodzenia.Dwa z najważniejszych czynników to początkowa temperatura substancji chłodzącej, często nazywana temperaturą nalewania, oraz temperaturę środowiska, do którego wlewa się substancja.Specyficzne cechy substancji chłodzącej są głównymi determinantami postępu krzywej chłodzenia.Inne czynniki, takie jak ciśnienie i objętość substancji chłodzącej, mogą również drastycznie wpływać na krzywą.

Często zdarza się, że krzywa chłodzenia przedstawia zmianę fazową, taką jak gaz do cieczy lub od cieczy do ciała stałego.Transformacja z wody na lód jest jednym z najbardziej znanych i najczęściej uznanych przykładów zmiany faz.Gdy woda w stosunkowo wysokiej temperaturze jest dodawana do środowiska w temperaturze poniżej punktu zamarzania, ochłodzi się z ogólnie jednolitą szybkością, aż osiągnie temperaturę zamarzania.W tym momencie temperatura przestanie się zmniejszyć, aż cała woda nie zestali się w lodzie.Woda chłodząca traci energię w postaci ciepła, a zatem powoduje spadek temperatury, ale ta sama utrata energii jest również konieczna dla przejścia z cieczy na ciało stałe, tylko bez odpowiedniej zmiany temperatury.

Badacze i studenci mogą stosować różne metody wykonywania krzywych chłodzenia.Najprostsza metoda polega na dodaniu substancji do środowiska kontrolowanego temperaturą i, stosując termometr, rejestrowanie temperatury substancji w regularnych odstępach czasu.Ta metoda jest jednak podatna na błędy ludzkie.Inne metody opierają się na elektronicznych czujnikach temperatury i skomputeryzowanym oprogramowaniu rejestrowaniu.Takie urządzenia i oprogramowanie mogą być używane do wytworzenia dokładnej krzywej chłodzenia w czasie rzeczywistym, jednocześnie zmniejszając szansę, że błąd eksperymentalny sprawi, że krzywa chłodzenia będzie bezużyteczna.