Номер 4, страница 307 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 8. Твёрдые тела и их превращение в жидкости. Параграф 8.8. Теплота плавления - номер 4, страница 307.

Условие.

4. °Твёрдое тело может образоваться как путём кристаллизации жидкости, так и конденсацией пара в кристалл, минуя жидкую фазу (процесс, обратный сублимации). В каком случае выделяется большая энергия?

Решение.

Решение

Рассмотрим два процесса образования твёрдого тела для вещества массой $\text{m}$.

1. Кристаллизация жидкости.

При переходе вещества из жидкого состояния в твёрдое выделяется количество теплоты $Q_1$, которое определяется по формуле:

$Q_1 = \lambda \cdot m$

где $\lambda$ – удельная теплота плавления (кристаллизации) вещества.

2. Конденсация пара в кристалл (десублимация).

При переходе вещества из газообразного состояния (пара) непосредственно в твёрдое, минуя жидкую фазу, выделяется энергия $Q_2$. Этот процесс можно рассматривать как сумму двух последовательных фазовых переходов: сначала конденсация пара в жидкость, а затем кристаллизация полученной жидкости.

Количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара в жидкость:

$Q_{конд} = L \cdot m$

где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования.

Количество теплоты, выделяющееся при последующей кристаллизации жидкости:

$Q_{крист} = \lambda \cdot m$

Таким образом, общее количество выделившейся теплоты при переходе из пара в твёрдое тело равно сумме теплоты конденсации и теплоты кристаллизации:

$Q_2 = Q_{конд} + Q_{крист} = L \cdot m + \lambda \cdot m = (L + \lambda) \cdot m$

Сравним количество теплоты, выделившееся в обоих случаях. Нам нужно сравнить $Q_1 = \lambda m$ и $Q_2 = (L + \lambda)m$.

Поскольку удельная теплота парообразования $\text{L}$ всегда является положительной величиной, то очевидно, что $L + \lambda > \lambda$. Следовательно, $Q_2 > Q_1$.

Это означает, что при конденсации пара непосредственно в кристалл выделяется больше энергии, чем при кристаллизации жидкости.

Ответ: большая энергия выделяется в случае конденсации пара в кристалл, минуя жидкую фазу.