Номер 41, страница 269 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 41, страница 269.

Условие.

41. Начертите примерные графики зависимости температуры вещества от времени для следующих процессов:

а) серебро (при $t_1 = 20 \ ^{\circ}\text{C}$) $\rightarrow$ серебро (при $t_2 = 1000 \ ^{\circ}\text{C}$);

б) азот (при $t_1 = -200 \ ^{\circ}\text{C}$) $\rightarrow$ азот (при $t_2 = -220 \ ^{\circ}\text{C}$).

Решение.

а) серебро (при $t_1 = 20 \ ^\circ C$) → серебро (при $t_2 = 1000 \ ^\circ C$)

Для построения графика зависимости температуры серебра от времени необходимо проанализировать фазовые состояния вещества в заданном температурном диапазоне. Температура плавления серебра составляет примерно $t_{пл} = 962 \ ^\circ C$. Начальная температура $t_1 = 20 \ ^\circ C$ ниже температуры плавления, а конечная температура $t_2 = 1000 \ ^\circ C$ — выше. Следовательно, процесс нагревания серебра будет состоять из трех этапов:

1. Нагревание твердого серебра от $20 \ ^\circ C$ до температуры плавления $962 \ ^\circ C$. На этом участке температура линейно растет со временем (при условии постоянной мощности нагревателя).
2. Плавление серебра при постоянной температуре $t_{пл} = 962 \ ^\circ C$. Во время фазового перехода (плавления) вся подводимая энергия идет на разрушение кристаллической решетки, поэтому температура вещества не меняется до тех пор, пока все серебро не перейдет в жидкое состояние.
3. Нагревание жидкого серебра от $962 \ ^\circ C$ до конечной температуры $1000 \ ^\circ C$. После завершения плавления температура жидкого серебра снова начинает расти со временем.

График зависимости температуры $\text{t}$ от времени $\tau$ будет иметь следующий вид:

Ответ: График представляет собой ломаную линию, состоящую из трех участков: наклонного участка роста температуры, горизонтального участка (плато), соответствующего плавлению, и еще одного наклонного участка роста температуры.

б) азот (при $t_1 = -200 \ ^\circ C$) → азот (при $t_2 = -220 \ ^\circ C$)

Проанализируем фазовые состояния азота. Температура кипения азота при нормальном давлении составляет $t_{кип} \approx -196 \ ^\circ C$, а температура замерзания (кристаллизации) $t_{крист} \approx -210 \ ^\circ C$. Начальная температура $t_1 = -200 \ ^\circ C$ находится между температурой кипения и температурой замерзания, следовательно, в начальный момент времени азот находится в жидком состоянии. Конечная температура $t_2 = -220 \ ^\circ C$ ниже температуры замерзания. Таким образом, процесс охлаждения азота будет состоять из трех этапов:

1. Охлаждение жидкого азота от $-200 \ ^\circ C$ до температуры замерзания $-210 \ ^\circ C$. На этом участке температура линейно убывает со временем (при условии постоянной скорости отвода тепла).
2. Кристаллизация (замерзание) азота при постоянной температуре $t_{крист} = -210 \ ^\circ C$. Во время этого фазового перехода температура вещества остается неизменной, пока весь жидкий азот не перейдет в твердое состояние.
3. Охлаждение твердого азота от $-210 \ ^\circ C$ до конечной температуры $-220 \ ^\circ C$. После завершения кристаллизации температура твердого азота снова начинает убывать со временем.

График зависимости температуры $\text{t}$ от времени $\tau$ для этого процесса будет выглядеть следующим образом:

Ответ: График представляет собой ломаную линию, состоящую из трех участков: наклонного участка убывания температуры, горизонтального участка (плато), соответствующего кристаллизации, и еще одного наклонного участка убывания температуры.