Номер 1, страница 148 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Проведите нагревание и охлаждение олова, парафина. Опыт проводите вместе с учителем. Воспользуйтесь термопарой и устройством регистрации измерения температуры из любой цифровой лаборатории. Объясните провал на графике зависимости температуры от времени при охлаждении олова, полученном в проведённом вами эксперименте.

1. Решение

При охлаждении расплавленного олова происходит его переход из жидкого агрегатного состояния в твёрдое. Этот процесс называется кристаллизацией. Олово является кристаллическим веществом, поэтому его кристаллизация происходит при строго определённой температуре.

На графике зависимости температуры от времени, полученном в ходе эксперимента, можно наблюдать несколько участков:

1. Сначала температура жидкого олова равномерно понижается. Это соответствует наклонному участку на графике.

2. Когда температура достигает значения температуры кристаллизации (для чистого олова это примерно 232 °C), начинается процесс затвердевания. В течение всего этого процесса, несмотря на продолжающийся отвод тепла, температура вещества остаётся постоянной. Это происходит потому, что при образовании кристаллической решётки выделяется энергия, называемая скрытой теплотой кристаллизации. Количество выделяющейся в единицу времени энергии в точности компенсирует тепло, отдаваемое в окружающую среду. На графике этот процесс выглядит как горизонтальный участок, или плато.

3. После того как всё олово затвердеет, температура твёрдого тела снова начинает понижаться.

Слово "провал" в вопросе, скорее всего, относится именно к этому плато, где график перестаёт "проваливаться" (падать) по температуре и идёт горизонтально. Однако в некоторых случаях, при достаточно чистом веществе и спокойном охлаждении, можно наблюдать явление переохлаждения. Жидкость охлаждается ниже температуры кристаллизации, оставаясь в жидком состоянии. Затем, когда кристаллизация всё же начинается, выделившаяся теплота быстро поднимает температуру обратно до температуры кристаллизации. На графике это выглядело бы как кратковременный "провал" температуры ниже уровня плато с последующим резким возвратом к нему. Но основным и всегда присутствующим элементом на графике кристаллизации является именно плато.

Таким образом, "провал" или плато на графике — это визуальное отображение процесса фазового перехода (кристаллизации), во время которого температура вещества остаётся постоянной из-за выделения скрытой теплоты кристаллизации.

Ответ: "Провал" (плато) на графике зависимости температуры от времени при охлаждении олова объясняется процессом кристаллизации. Во время этого фазового перехода вещество выделяет энергию (скрытую теплоту кристаллизации), в результате чего его температура остается постоянной до полного затвердевания, несмотря на отвод тепла.