Was ist eine Kühlkurve?

Eine Kühlkurve ist eine Art von Grafik, die in Chemie, Physik, Ingenieurwesen und anderen Disziplinen verwendet wird, um den Fortschritt einer Kühlsubstanz zu streichen. Eine Graphenachse, normalerweise die x -Achse, zeichnet die Zeit auf, während die Temperatur auf der anderen Achse dargestellt wird. Als solches nimmt eine Kühlkurve im Allgemeinen von links nach rechts ab, wenn die Temperatur im Laufe der Zeit abnimmt. Es ist wichtig zu beachten, dass eine solche Kurve im Verlauf des Diagramms nicht immer mit gleichmäßiger Geschwindigkeit nach unten voranschreitet, da Kühlkurven häufig zur Darstellung physikalischer Phasenänderungen verwendet werden, z. B. die Änderung von Wasser zu Eis. Die Temperatur nimmt mit gleichmäßiger Geschwindigkeit ab, wenn das Wasser bis zum Gefrierpunkt abkühlt, aber die Kurve flacht am Gefrierpunkt aus, wenn das flüssige Wasser zu festem Eis einfriert. Zwei der wichtigsten Faktoren sind die Anfangstemperatur der Kühlsubstanz, die oft als "Gossentemperatur" bezeichnet wird, und die Temperaturder Umgebung, in die die Substanz gegossen wird. Die spezifischen Merkmale der Kühlsubstanz sind Hauptdeterminanten für das Fortschreiten der Kühlkurve. Andere Faktoren wie Druck und das Volumen der Kühlsubstanz können auch die Kurve drastisch beeinflussen.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass eine Kühlkurve eine Phasenänderung darstellt, wie die von Gas zu Flüssigkeit oder von Flüssigkeit zu Feststoff. Die Transformation von Wasser zu Eis ist eines der bekanntesten und am weitesten verbreiteten Beispiele für eine Phasenänderung. Wenn Wasser bei einer relativ hohen Temperatur zu einer Umgebung bei einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt hinzugefügt wird, wird es mit einer allgemein gleichmäßigen Geschwindigkeit abkühlen, bis es die Gefrierentemperatur erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur nicht mehr abnehmen, bis das gesamte Wasser in Eis verfestigt ist. Kühlwasser verliert Energie in Form von Wärme und verursacht daher eine TemperaturabnahmeAber der gleiche Energieverlust ist auch für den Übergang von Flüssigkeit zu Feststoff erforderlich, nur ohne die entsprechende Temperaturänderung.

Forscher und Schüler können eine Vielzahl von Methoden anwenden, um Kühlkurven vorzunehmen. Die einfachste Methode besteht darin, eine Substanz zu einer temperaturgesteuerten Umgebung und unter Verwendung eines Thermometers in regelmäßige Intervalle zu einer Temperatur des Thermometers hinzuzufügen. Diese Methode ist jedoch anfällig für menschliche Fehler. Andere Methoden stützen sich stattdessen auf elektronische Temperatursensoren und computergestützte Aufzeichnungssoftware. Solche Geräte und Software können verwendet werden, um eine genaue Kühlkurve in Echtzeit zu erstellen, während die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass experimenteller Fehler die Kühlkurve unbrauchbar macht.