Номер 7, страница 356 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 65. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления. Вопросы - номер 7, страница 356.

Условие.

7. Как соотносятся температура кристаллизации и температура плавления? Как соотносятся количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества, и количество теплоты, поглощаемое при его плавлении? Объясните почему.

Решение.

Как соотносятся температура кристаллизации и температура плавления?

Температура кристаллизации кристаллического вещества равна его температуре плавления. Плавление (переход из твердого состояния в жидкое) и кристаллизация (переход из жидкого состояния в твердое) являются взаимно обратными процессами. Они происходят при одной и той же температуре (для данного давления), которая является физической константой для каждого вещества. Например, для воды при нормальном атмосферном давлении и температура плавления, и температура кристаллизации равны 0 °C.

Это объясняется тем, что при этой температуре твердая и жидкая фазы вещества могут находиться в термодинамическом равновесии. Чтобы начался процесс плавления, веществу в твердом состоянии нужно подводить тепло, а чтобы началась кристаллизация, от вещества в жидком состоянии нужно отводить тепло. Сам же фазовый переход происходит при постоянной температуре.

Ответ: Температура кристаллизации вещества равна его температуре плавления.

Как соотносятся количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества, и количество теплоты, поглощаемое при его плавлении?

Количество теплоты, которое выделяется при кристаллизации некоторой массы вещества, в точности равно количеству теплоты, которое поглощается при плавлении той же массы этого вещества.

Это объясняется законом сохранения энергии.

Плавление — это эндотермический процесс. Чтобы разрушить упорядоченную структуру кристаллической решетки и перевести вещество в жидкое состояние, молекулам необходимо сообщить дополнительную энергию. Эта энергия поглощается извне и идет на увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, а не на увеличение их кинетической энергии (поэтому температура не растет). Количество поглощенной теплоты ($Q_{пл}$) можно рассчитать по формуле:
$Q_{пл} = \lambda \cdot m$
где $\lambda$ — удельная теплота плавления вещества, а $m$ — его масса.

Кристаллизация — это экзотермический процесс. При переходе из жидкого состояния в твердое частицы вещества замедляют свое движение и выстраиваются в кристаллическую решетку, образуя прочные связи. При образовании этих связей потенциальная энергия системы уменьшается, а избыток энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. Количество выделившейся теплоты ($Q_{крист}$) равно по модулю энергии, затраченной на плавление.

Ответ: Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации вещества, равно количеству теплоты, поглощаемому при плавлении той же массы этого вещества.