Номер 3, страница 319 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 67. Кристаллизация и плавление твёрдых тел. 12. Твёрдое тело. Молекулярная физика - номер 3, страница 319.

Условие.

3. Почему кристаллизация и плавление происходят при определённой температу-ре?

Решение.

Плавление и кристаллизация для кристаллических веществ являются фазовыми переходами, которые происходят при строго определённой температуре. Это связано с тем, что для изменения агрегатного состояния требуется конкретное количество энергии для разрушения (при плавлении) или создания (при кристаллизации) упорядоченной структуры вещества — кристаллической решётки.

Процесс плавления. В твёрдом кристаллическом состоянии частицы (атомы, молекулы) расположены в строго определённом порядке и совершают колебания около своих положений равновесия в узлах кристаллической решётки. При подводе тепла кинетическая энергия частиц растёт, и амплитуда их колебаний увеличивается. При достижении температуры плавления энергия колебаний становится настолько большой, что частицы преодолевают силы межмолекулярного притяжения и покидают свои фиксированные положения. Кристаллическая решётка разрушается. Важно, что вся энергия, которая сообщается телу во время плавления (удельная теплота плавления), расходуется именно на разрыв связей и увеличение потенциальной энергии взаимодействия частиц, а не на увеличение их кинетической энергии. Поскольку температура является мерой средней кинетической энергии частиц, она остаётся постоянной до тех пор, пока всё вещество не расплавится.

Процесс кристаллизации. Это обратный процесс. При отводе тепла от жидкости кинетическая энергия её частиц уменьшается. Когда температура опускается до точки кристаллизации (равной температуре плавления), частицы замедляются настолько, что силы притяжения между ними становятся достаточными для их удержания в упорядоченной структуре. Начинается формирование кристаллической решётки. При образовании связей между частицами выделяется энергия (потенциальная энергия системы уменьшается), которая равна удельной теплоте плавления. Это выделение энергии компенсирует её отвод, в результате чего температура вещества остаётся постоянной до полной кристаллизации.

Ответ: Плавление и кристаллизация происходят при определённой постоянной температуре, потому что вся энергия, подводимая к веществу при плавлении или отводимая от него при кристаллизации, идёт на изменение потенциальной энергии взаимодействия частиц (разрушение или создание межмолекулярных связей в кристаллической решётке), а не на изменение их средней кинетической энергии, которая и определяет температуру тела.