Номер 5, страница 179 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

5. Изобразите диаграмму состояния вещества. Приведите примеры веществ, которые могут переходить из одного состояния в другое, минуя одно из состояний.

Изобразите диаграмму состояния вещества.

Диаграмма состояния вещества (или фазовая диаграмма) — это график, который наглядно показывает, в каком агрегатном состоянии (фазе) находится вещество при определённых значениях температуры и давления. Как правило, по горизонтальной оси откладывают температуру ($\text{T}$), а по вертикальной — давление ($\text{P}$).
Диаграмма разделена на три основные области, соответствующие трём агрегатным состояниям вещества: твёрдому, жидкому и газообразному.
Эти области разграничены линиями фазовых переходов (кривыми равновесия):
- Линия плавления/кристаллизации отделяет твёрдую фазу от жидкой. Каждая точка на этой линии соответствует условиям, при которых твёрдая и жидкая фазы сосуществуют в равновесии.
- Линия кипения/конденсации отделяет жидкую фазу от газообразной. Она показывает зависимость температуры кипения от внешнего давления. Эта линия обрывается в критической точке.
- Линия сублимации/десублимации отделяет твёрдую фазу от газообразной. Она соответствует условиям, при которых происходит прямой переход вещества из твёрдого состояния в газообразное и наоборот.
На диаграмме также выделяют две особые точки:
- Тройная точка — это уникальная точка, в которой пересекаются все три линии фазовых переходов. При этих значениях температуры и давления вещество может одновременно существовать во всех трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.
- Критическая точка — это конечная точка на кривой кипения. При температуре и давлении выше критических значений исчезает физическое различие между жидкой и газообразной фазами, и вещество переходит в особое состояние, называемое сверхкритической жидкостью.

Ответ: Диаграмма состояния вещества — это график в координатах "давление-температура", разделенный на области, которые соответствуют твердому, жидкому и газообразному состояниям. Границы областей (линии плавления, кипения и сублимации) показывают условия равновесия между фазами. Ключевыми точками на диаграмме являются тройная точка, где сосуществуют все три фазы, и критическая точка, за которой исчезает различие между жидкостью и газом.

Приведите примеры веществ, которые могут переходить из одного состояния в другое, минуя одно из состояний.

Переход вещества из одного состояния в другое, минуя промежуточную фазу, относится к прямому переходу между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкая фаза при этом не образуется.
Процесс перехода вещества из твёрдого состояния непосредственно в газообразное называется сублимацией (или возгонкой).
Обратный процесс — переход из газообразного состояния сразу в твёрдое — называется десублимацией.
Примеры веществ, способных к таким переходам:
- Углекислый газ ($CO_2$): твёрдый диоксид углерода, известный как «сухой лёд», при нормальном атмосферном давлении не плавится, а сублимирует (испаряется) при температуре $-78.5$ °C. Жидкий $CO_2$ существует только при давлениях выше 5,1 атмосферы.
- Йод ($I_2$): при нагревании при атмосферном давлении кристаллы йода превращаются в фиолетовые пары, минуя жидкое состояние.
- Нафталин ($C_{10}H_8$): шарики нафталина, используемые для отпугивания моли, со временем уменьшаются в размере, так как нафталин медленно сублимирует при комнатной температуре.
- Вода ($H_2O$): лёд и снег могут испаряться (сублимировать) при отрицательных температурах, особенно в сухую и морозную погоду. Это объясняет, почему мокрое бельё высыхает на морозе. Примером десублимации является образование инея — водяной пар из воздуха кристаллизуется на холодных поверхностях, минуя жидкую фазу.

Ответ: Вещества могут переходить из твёрдого состояния в газообразное (сублимация) и обратно (десублимация), минуя жидкое состояние. Примерами таких веществ являются углекислый газ («сухой лёд»), йод, нафталин, а также вода (процессы испарения льда и образования инея).