Страница 40 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Какие вещества мы можем наблюдать в окружающей природе и технике: а) только в твёрдом состоянии; б) только в жидком состоянии; в) только в газообразном состоянии; г) во всех трёх агрегатных состояниях; д) только в твёрдом и газообразном состоянии?

а) только в твёрдом состоянии

В окружающем нас мире существует множество веществ, которые в обычных условиях мы наблюдаем исключительно в твёрдом агрегатном состоянии. Это связано с тем, что их температуры плавления и кипения значительно выше тех, что встречаются в нашей повседневной жизни. Чтобы перевести их в жидкое или газообразное состояние, требуются специальные технические условия (например, очень высокие температуры).
Примеры: древесина, камень, гранит, песок (диоксид кремния), поваренная соль, сахар, большинство металлов (железо, медь, алюминий, золото), пластмассы, стекло.

Ответ: Вещества, которые мы наблюдаем только в твёрдом состоянии, включают, например, древесину, камень, песок, большинство металлов и пластмассы.

б) только в жидком состоянии

Некоторые вещества при нормальных для нас условиях (комнатная температура и атмосферное давление) находятся в жидком состоянии. Их температура замерзания ниже, а температура кипения выше обычных температур окружающей среды.
Примеры: ртуть — единственный металл, который является жидким при стандартных условиях. Растительное масло и нефть также являются примерами веществ, которые мы привыкли видеть в жидком виде, хотя их можно заморозить при достаточно низких температурах.

Ответ: Веществом, наблюдаемым в природе в основном только в жидком состоянии, является ртуть. Также к этой группе можно отнести нефть и растительные масла.

в) только в газообразном состоянии

Существуют вещества, которые в естественных земных условиях всегда находятся в газообразном состоянии. Это газы, имеющие очень низкие температуры кипения и замерзания. Для их сжижения или отвердевания требуются экстремально низкие температуры и/или высокое давление, которые достигаются в специальном оборудовании.
Примеры: воздух, которым мы дышим, и его основные компоненты — азот, кислород, аргон. Другие примеры — гелий (используется для наполнения воздушных шаров), неон (в газоразрядных лампах), природный газ (метан).

Ответ: Вещества, которые мы наблюдаем только в газообразном состоянии, это, например, воздух, кислород, азот, гелий, природный газ.

г) во всех трёх агрегатных состояниях

Самым известным и наглядным примером вещества, которое мы легко можем наблюдать во всех трёх агрегатных состояниях (твёрдом, жидком и газообразном) в природе, является вода. Диапазон температур на Земле позволяет воде существовать в виде льда, жидкой воды и водяного пара.
Примеры: Вода ($H_2O$). В твёрдом состоянии — это лёд, снег, иней. В жидком — вода в реках, озёрах, океанах, дождь. В газообразном — водяной пар в атмосфере, туман, пар при кипении. Другие вещества, такие как спирты или кислород и азот (в технике), также могут быть получены во всех трёх состояниях.

Ответ: Главным примером вещества, наблюдаемого во всех трёх агрегатных состояниях, является вода ($H_2O$).

д) только в твёрдом и газообразном состоянии

Есть вещества, которые обладают свойством сублимации (возгонки) — переходом из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкую фазу, при нормальном атмосферном давлении.
Примеры: Углекислый газ ($CO_2$) в твёрдом виде известен как «сухой лёд». При обычной температуре он не плавится, а сразу испаряется (сублимирует), превращаясь в газ. Йод при нагревании также превращается из тёмных кристаллов в фиолетовый пар, минуя жидкое состояние. Нафталин, используемый как средство от моли, также постепенно испаряется с твёрдой поверхности.

Ответ: Примерами веществ, которые мы можем наблюдать в твёрдом и газообразном состояниях (минуя жидкое), являются углекислый газ (сухой лёд), йод и нафталин.

1. В пластиковую бутылку налейте немного воды, поместите её в морозильную камеру. Через несколько часов, когда вода замёрзнет, выньте бутылку. Добавьте в неё воды и закройте крышкой. Сколько и какие состояния воды вы наблюдаете?

В результате этого эксперимента в пластиковой бутылке можно будет наблюдать воду одновременно во всех трёх её агрегатных состояниях.

1. Твёрдое состояние: После того как бутылку с небольшим количеством воды поместили в морозильную камеру, вода замёрзла и превратилась в лёд. Лёд — это вода в твёрдом агрегатном состоянии.

2. Жидкое состояние: Когда из морозильной камеры достают бутылку со льдом и добавляют в неё ещё воды, эта добавленная вода находится в жидком агрегатном состоянии.

3. Газообразное состояние: В закрытой бутылке над поверхностью жидкой воды всегда находится её пар. Это происходит из-за процесса испарения (перехода вещества из жидкого состояния в газообразное). Кроме того, лёд также будет переходить в газообразное состояние, минуя жидкое, — этот процесс называется сублимацией или возгонкой. Таким образом, в пространстве над льдом и водой будет присутствовать водяной пар, который является водой в газообразном состоянии.

Таким образом, в бутылке одновременно находятся лёд, жидкая вода и водяной пар.

Ответ: В бутылке можно наблюдать три состояния воды: твёрдое (лёд), жидкое (вода) и газообразное (водяной пар).

2. Водяной пар, как и окружающий воздух, невидим. Что же представляет собой белая дымка над озером на фотографии на с. 38? Выясните это, используя Интернет.

В вопросе верно подмечено, что водяной пар, то есть вода в газообразном состоянии, является невидимым. Белая дымка, которую мы видим над озером, — это не водяной пар, а результат его конденсации. Этот процесс можно описать следующим образом:

1. С поверхности озера, особенно если вода теплее окружающего воздуха (что часто бывает ранним утром или осенью), испаряется вода. В результате образуется теплый и влажный воздух, насыщенный невидимым водяным паром.

2. Этот теплый влажный воздух поднимается вверх и соприкасается с более холодным слоем воздуха над поверхностью воды.

3. При контакте с холодным воздухом, теплый влажный воздух остывает. По мере остывания его способность удерживать водяной пар уменьшается. Когда температура воздуха достигает так называемой «точки росы», избыточный водяной пар начинает переходить из газообразного состояния в жидкое. Этот процесс называется конденсацией.

4. В результате конденсации образуются мельчайшие капельки воды (или кристаллики льда, если температура ниже нуля), которые взвешены в воздухе. В отличие от отдельных молекул водяного пара, скопление этих микроскопических капель становится видимым, так как они рассеивают свет. Мы воспринимаем это скопление как туман, дымку или пар над водой.

Таким образом, белая дымка над озером — это туман, состоящий из крошечных капель жидкой воды, образовавшихся в результате охлаждения и конденсации невидимого водяного пара.

Ответ: Белая дымка над озером — это не водяной пар, а туман, то есть скопление мельчайших капелек жидкой воды, которые образовались в результате конденсации водяного пара при его соприкосновении с холодным воздухом.