Номер 41.12, страница 155 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 41. Плавление и отвердевание. Глава 6. Тепловые явления - номер 41.12, страница 155.

41.12 [1065] На рисунке $VI-15$ показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении свинца. Твёрдому или жидкому состоянию соответствуют участки графика $AB$, $BC$, $CD$, $GH$? Что может быть причиной того, что участок $GH$ круто идёт вниз? Чему равны температура плавления и температура кристаллизации свинца?

$t, \text{°C}$

0

Время $t$

$t, \text{°C}$

350

340

330

320

310

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 $t, \text{мин}$

Рис. $VI-15$

Участок AB

На данном участке графика температура свинца увеличивается с течением времени (от $t=5$ мин до $t=8$ мин). Это соответствует процессу нагревания вещества. Поскольку этот процесс происходит до достижения температуры плавления, свинец находится в твёрдом агрегатном состоянии.

Ответ: Участок AB соответствует нагреванию свинца в твёрдом состоянии.

Участок BC

На участке BC температура свинца остаётся постоянной ($330^{\circ}\text{C}$), хотя к нему продолжает подводиться тепло (время идёт от $t=8$ мин до $t=11$ мин). Это характерно для процесса фазового перехода, в данном случае — плавления. В течение всего этого процесса вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое, и на участке BC свинец существует в виде смеси твёрдой и жидкой фаз.

Ответ: Участок BC соответствует процессу плавления свинца (переход из твёрдого состояния в жидкое).

Участок CD

После завершения плавления на участке BC, температура свинца вновь начинает расти (от $t=11$ мин до $t=13$ мин). Это означает, что теперь происходит нагревание вещества, которое уже полностью перешло в жидкое состояние.

Ответ: Участок CD соответствует нагреванию свинца в жидком состоянии.

Участок GH

Данный участок следует за участком FG, на котором происходила кристаллизация (затвердевание) свинца при постоянной температуре. Следовательно, на участке GH свинец уже полностью затвердел и находится в твёрдом состоянии. Падение температуры на этом участке соответствует процессу охлаждения твёрдого свинца.

Ответ: Участок GH соответствует охлаждению свинца в твёрдом состоянии.

Что может быть причиной того, что участок GH круто идёт вниз?

Крутизна наклона графика температуры от времени ($dT/dt$) показывает скорость изменения температуры. Участок GH идёт вниз круче, чем участок охлаждения жидкого свинца (участок EF). Это означает, что скорость охлаждения твёрдого свинца выше, чем скорость охлаждения жидкого. Причиной такого быстрого охлаждения является более интенсивный теплообмен с окружающей средой. Возможно, на этом этапе условия охлаждения были изменены, например, образец свинца был помещён в более холодную среду или было применено принудительное охлаждение (например, обдув потоком воздуха).

Ответ: Причиной является увеличение скорости теплоотдачи в окружающую среду, то есть более интенсивное охлаждение.

Чему равны температура плавления и температура кристаллизации свинца?

Температура плавления — это температура, при которой вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое. На графике этому процессу соответствует горизонтальный участок BC. По оси ординат (температур) этому участку соответствует значение $330^{\circ}\text{C}$.

Температура кристаллизации — это температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твёрдое. На графике этому процессу соответствует горизонтальный участок FG. Этому участку также соответствует значение $330^{\circ}\text{C}$ по оси температур. Для чистых кристаллических веществ, каким является свинец, температура плавления равна температуре кристаллизации.

Ответ: Температура плавления свинца равна $330^{\circ}\text{C}$, температура кристаллизации свинца равна $330^{\circ}\text{C}$.