Номер 1, страница 286 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 6. Термодинамика. Параграф 35. Фазовые переходы - номер 1, страница 286.

Условие.

1. Сравните явления плавления и кристаллизации: что у них общего и чем они различаются?

Решение.

Что у них общего

Плавление и кристаллизация — это два аспекта одного и того же физического явления, фазового перехода между твёрдым и жидким состояниями вещества. У них есть следующие общие черты:

1. Оба процесса для кристаллических веществ происходят при строго определённой и постоянной температуре. Эта температура называется температурой плавления для процесса перехода из твёрдого состояния в жидкое и температурой кристаллизации для обратного процесса. Для данного вещества эти температуры равны.

2. Во время плавления и кристаллизации вещество может одновременно находиться в двух агрегатных состояниях: твёрдом и жидком. Температура системы при этом не изменяется до тех пор, пока всё вещество не перейдёт в одно состояние.

3. Масса вещества в ходе этих процессов остаётся неизменной.

Чем они различаются

Несмотря на общие черты, эти процессы являются противоположными друг другу:

1. Направление перехода: Плавление — это переход вещества из твёрдого состояния в жидкое. Кристаллизация — это обратный процесс, переход из жидкого состояния в твёрдое.

2. Энергетический обмен: Для того чтобы расплавить твёрдое тело, к нему необходимо подводить энергию, то есть процесс плавления происходит с поглощением теплоты (эндотермический процесс). Количество необходимой теплоты ($\text{Q}$) определяется формулой $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления, а $\text{m}$ — масса вещества. Кристаллизация, напротив, сопровождается выделением такого же количества теплоты (экзотермический процесс), так как вещество отдаёт энергию в окружающую среду.

3. Изменение внутренней энергии: При плавлении внутренняя энергия вещества увеличивается, поскольку поглощаемая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки (увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул). При кристаллизации внутренняя энергия уменьшается, так как при образовании связей в кристаллической решётке выделяется энергия.

4. Изменение объёма: Для большинства веществ плавление сопровождается увеличением объёма, а кристаллизация — его уменьшением. Однако существуют вещества-исключения, самым известным из которых является вода. Лёд (твёрдая вода) при плавлении уменьшается в объёме, а вода при замерзании (кристаллизации) расширяется.

Ответ: Общее у явлений плавления и кристаллизации то, что они являются взаимно обратными фазовыми переходами между твёрдым и жидким состояниями, которые для кристаллических тел протекают при постоянной и одинаковой температуре (температуре плавления) и с сохранением массы. Различаются они направлением процесса (плавление: твёрдое → жидкое, кристаллизация: жидкое → твёрдое), характером теплообмена (плавление требует поглощения энергии, а кристаллизация сопровождается её выделением) и, как следствие, изменением внутренней энергии вещества (увеличивается при плавлении, уменьшается при кристаллизации).