Номер 7, страница 63, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 7. Плавление и кристаллизация - номер 7, страница 63.

Условие.

7. В сосуд налили некоторую массу воды. На рисунке 7.2 приведён график зависимости температуры $\text{t}$ содержимого сосуда от отведённого количества теплоты $\mathcal{Q}$. Что обозначают на графике точки M и N? Перенесите график в тетрадь, начертив разными цветами участки графика, которым соответствуют: а) только вода; б) вода со льдом; в) только лёд.

На первый взгляд кажется странным, что при замерзании воды — например, поздней осенью — некоторое количество теплоты выделяется. В чём же это выражается?

Дело в том, что количество теплоты, выделяющееся при замерзании воды, поглощают более холодные снег и воздух, находящиеся при температуре ниже $0 \degree C$. Это в значительной степени смягчает морозы при наступлении зимы.

Рассмотрим пример, когда лёд нагревается, получая количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации (замерзании) воды.

Рис. 7.2

Решение.

На представленном графике показан процесс охлаждения и кристаллизации (замерзания) воды. Процесс можно разделить на три этапа:

1. Первый наклонный участок (до точки М) — это процесс охлаждения воды в жидком состоянии. По мере отвода тепла $\text{Q}$ температура $\text{t}$ воды равномерно понижается до $0^\circ\text{С}$.
2. Горизонтальный участок MN — это процесс кристаллизации воды. Несмотря на то, что тепло продолжает отводиться, температура смеси воды и льда остается постоянной и равной $0^\circ\text{С}$ до тех пор, пока вся вода не превратится в лёд. Энергия, отводимая на этом участке, является скрытой теплотой плавления (или кристаллизации).
3. Второй наклонный участок (после точки N) — это процесс охлаждения льда. После того как вся вода замёрзла, дальнейшее отведение тепла приводит к понижению температуры уже твёрдого вещества (льда).

Исходя из этого, ответим на вопросы задачи.

Что обозначают на графике точки М и N?

Точка M — это точка, в которой вода, охладившись до $0^\circ\text{С}$, начинает замерзать. Это начало процесса кристаллизации.

Точка N — это точка, в которой вся масса воды полностью превратилась в лёд. Это конец процесса кристаллизации.

а) только вода

Участок, на котором в сосуде находится только вода, — это первый наклонный участок, расположенный левее точки M. На этом участке происходит охлаждение воды до температуры замерзания.

Ответ: Участок графика до точки M.

б) вода со льдом

Участок, на котором в сосуде находится смесь воды и льда, — это горизонтальный участок MN. На этом отрезке происходит фазовый переход — вода замерзает при постоянной температуре $0^\circ\text{С}$.

Ответ: Участок графика MN.

в) только лёд

Участок, на котором в сосуде находится только лёд, — это второй наклонный участок, расположенный правее точки N. На этом участке происходит охлаждение льда, так как вся вода уже замёрзла.

Ответ: Участок графика после точки N.