Номер 4, страница 355 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 65. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Молекулярная физика и термодинамика - номер 4, страница 355.

Условие.

4. На что с точки зрения молекулярно-кинетической теории расходуется полученное веществом в процессе плавления количество теплоты? Почему количество теплоты, необходимое для расплавления кристаллического тела при температуре плавления, пропорционально его массе?

Решение.

На что с точки зрения молекулярно-кинетической теории расходуется полученное веществом в процессе плавления количество теплоты?

Согласно молекулярно-кинетической теории, частицы (атомы, молекулы) в твёрдых кристаллических телах расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решётку, и совершают колебания около своих положений равновесия. В процессе плавления, который происходит при постоянной температуре, средняя кинетическая энергия частиц вещества не изменяется. Вся подводимая извне энергия (количество теплоты) расходуется на разрушение этой упорядоченной структуры — кристаллической решётки. Эта энергия идёт на преодоление сил притяжения между частицами, что приводит к увеличению их потенциальной энергии. В результате частицы перестают быть жёстко связанными в узлах решётки и получают возможность перемещаться по всему объёму вещества, то есть вещество переходит в жидкое состояние.

Ответ: Полученное веществом в процессе плавления количество теплоты расходуется на разрушение кристаллической решётки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия его частиц.

Почему количество теплоты, необходимое для расплавления кристаллического тела при температуре плавления, пропорционально его массе?

Количество теплоты, необходимое для плавления вещества, рассчитывается по формуле $Q = \lambda \cdot m$, где $m$ – масса вещества, а $\lambda$ – удельная теплота плавления. Удельная теплота плавления – это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для плавления 1 кг вещества при температуре плавления. Она является постоянной для данного вещества. Масса тела напрямую связана с общим количеством частиц в нём. Чтобы расплавить тело, необходимо сообщить энергию для разрыва связей между всеми его частицами. Следовательно, чем больше масса тела, тем больше в нём частиц и, соответственно, тем большее количество межмолекулярных связей нужно разрушить. Для этого требуется пропорционально большее количество энергии (теплоты). Таким образом, общее количество теплоты $Q$, необходимое для плавления всего тела, прямо пропорционально его массе $m$.

Ответ: Количество теплоты, необходимое для плавления, пропорционально массе тела, потому что чем больше масса, тем больше в теле содержится частиц. Для разрушения связей между большим числом частиц требуется пропорционально большее количество энергии.