Номер 21.5, страница 49 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 21.5, страница 49.

Условие.

Задание 21.5. На рисунке представлен график зависимости температуры вещества от времени при непрерывной равномерной теплопередаче от нагревателя к нему. Известно, что вначале вещество находилось в твёрдом состоянии.

а) Для каждого участка графика укажите, в каком агрегатном состоянии находится вещество, что с ним происходит и каким образом меняется его внутренняя энергия.

AB: _______

BC: _______

CD: _______

DE: _______

б) Определите по графику, о каком веществе идёт речь. Ответ обоснуйте.

в) На рисунке синим цветом продолжите график зависимости температуры вещества от времени при дальнейшем непрерывном равномерном теплоотводе от вещества к холодильнику.

г) Для каждого построенного участка графика напишите название процесса и агрегатного состояния вещества.

Решение.

а) Для каждого участка графика укажите, в каком агрегатном состоянии находится вещество, что с ним происходит и каким образом меняется его внутренняя энергия.

AB: Вещество находится в твёрдом состоянии. Происходит процесс нагревания твёрдого вещества. Так как температура вещества растёт, увеличивается кинетическая энергия его молекул, следовательно, внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Твёрдое состояние, нагревание, внутренняя энергия увеличивается.

BC: Вещество находится одновременно в твёрдом и жидком состояниях. Происходит процесс плавления. Температура вещества не меняется, но подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки, увеличивая потенциальную энергию взаимодействия молекул. Следовательно, внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Твёрдое и жидкое состояния, плавление, внутренняя энергия увеличивается.

CD: Вещество находится в жидком состоянии. Происходит процесс нагревания жидкости. Так как температура вещества растёт, увеличивается кинетическая энергия его молекул, следовательно, внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Жидкое состояние, нагревание, внутренняя энергия увеличивается.

DE: Вещество находится одновременно в жидком и газообразном состояниях. Происходит процесс кипения (парообразования). Температура вещества не меняется, но подводимая энергия идёт на преодоление сил межмолекулярного притяжения и превращение жидкости в пар, увеличивая потенциальную энергию взаимодействия молекул. Следовательно, внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: Жидкое и газообразное состояния, кипение, внутренняя энергия увеличивается.

б) Определите по графику, о каком веществе идёт речь. Ответ обоснуйте.

Решение:

Из графика видно, что процесс плавления (горизонтальный участок BC) происходит при постоянной температуре $t_{пл} = 0 \text{ °C}$.
Процесс кипения (горизонтальный участок DE) происходит при постоянной температуре $t_{кип} = 100 \text{ °C}$.
Температуры плавления $0 \text{ °C}$ и кипения $100 \text{ °C}$ при нормальном атмосферном давлении соответствуют воде.

Ответ: Речь идет о воде, так как её температура плавления составляет $0 \text{ °C}$, а температура кипения $100 \text{ °C}$, что соответствует данным на графике.

в) На рисунке синим цветом продолжите график зависимости температуры вещества от времени при дальнейшем непрерывном равномерном теплоотводе от вещества к холодильнику.

Решение:

Процесс охлаждения является обратным процессу нагревания. Если теплоотвод будет равномерным и таким же по мощности, как и теплоподвод, то график будет симметричным отражением графика нагрева относительно вертикальной оси, идущей через точку E.
1. Сначала будет происходить конденсация пара при температуре $100 \text{ °C}$. Это будет горизонтальный участок, продолжающийся от точки Е вправо.
2. Затем, когда весь пар сконденсируется в жидкость, начнётся охлаждение воды от $100 \text{ °C}$ до $0 \text{ °C}$. Это будет наклонный участок, идущий вниз.
3. При достижении температуры $0 \text{ °C}$ начнётся процесс кристаллизации (замерзания) воды. Температура будет оставаться постоянной, пока вся вода не превратится в лёд. Это будет горизонтальный участок на уровне $0 \text{ °C}$.
4. После того, как вся вода замерзнет, начнётся охлаждение льда от $0 \text{ °C}$ и ниже. Это будет наклонный участок, идущий вниз.

Ответ: График будет состоять из последовательных участков: горизонтального на уровне $100 \text{ °C}$ (конденсация), наклонного вниз от $100 \text{ °C}$ до $0 \text{ °C}$ (охлаждение воды), горизонтального на уровне $0 \text{ °C}$ (кристаллизация) и наклонного вниз от $0 \text{ °C}$ (охлаждение льда).

г) Для каждого построенного участка графика напишите название процесса и агрегатного состояния вещества.

Решение:

1. Первый построенный участок (горизонтальный при $100 \text{ °C}$): процесс конденсации, агрегатное состояние — газ и жидкость.
2. Второй построенный участок (наклонный от $100 \text{ °C}$ до $0 \text{ °C}$): процесс охлаждения жидкости, агрегатное состояние — жидкое.
3. Третий построенный участок (горизонтальный при $0 \text{ °C}$): процесс кристаллизации (замерзания), агрегатное состояние — жидкость и твёрдое тело (лёд).
4. Четвертый построенный участок (наклонный от $0 \text{ °C}$ вниз): процесс охлаждения твёрдого тела, агрегатное состояние — твёрдое.

Ответ: 1) Конденсация (газ + жидкость); 2) Охлаждение жидкости (жидкость); 3) Кристаллизация (жидкость + твёрдое); 4) Охлаждение твёрдого тела (твёрдое).