Номер 14, страница 16 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-7. Плавление и отвердевание - номер 14, страница 16.

Условие.

14. На рисунке 8 приведён график изменения температуры олова с течением времени при нагревании и плавлении. Каким процессам соответствуют участки графика $\text{AB}$, $\text{BC}$ и $\text{CD}$? Как изменяется внутреннее строение олова в течение всего времени наблюдения? Сколько времени длился процесс плавления?

Рис. 8

Решение.

Процессы на участках графика

На графике показана зависимость температуры олова от времени при его нагревании и плавлении. Каждый участок графика соответствует определённому физическому процессу:
- Участок AB: На этом участке температура олова линейно растёт со временем (от начальной температуры примерно 60-70°C до температуры плавления). Это соответствует процессу нагревания твёрдого олова. Атомы в кристаллической решётке получают энергию, и их колебания становятся более интенсивными, что проявляется в росте температуры.
- Участок BC: На этом участке температура олова остаётся постоянной (около 232°C, что является температурой плавления олова), несмотря на то, что олово продолжает получать тепло. Этот процесс — плавление олова, то есть переход из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. Вся подводимая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки.
- Участок CD: После того как всё олово расплавилось (точка C), его температура снова начинает расти. Этот участок соответствует процессу нагревания жидкого олова. Подводимая тепловая энергия увеличивает кинетическую энергию движения атомов в жидкости, что приводит к росту температуры.

Ответ: Участок AB — нагревание твёрдого олова; участок BC — плавление олова; участок CD — нагревание жидкого олова.

Изменение внутреннего строения олова

Внутреннее строение олова в течение всего времени наблюдения изменяется следующим образом:
- На участке AB олово представляет собой твёрдое кристаллическое вещество. Его атомы упорядочены и образуют кристаллическую решётку. Они совершают колебательные движения около своих положений равновесия. При нагревании амплитуда этих колебаний увеличивается.
- На участке BC происходит фазовый переход. Кристаллическая решётка начинает разрушаться. Порядок в расположении атомов (дальний порядок) нарушается. На этом этапе олово представляет собой смесь твёрдой и жидкой фаз.
- На участке CD всё олово перешло в жидкое состояние. Атомы больше не связаны в жёсткой решётке и могут перемещаться относительно друг друга по всему объёму жидкости, сохраняя лишь ближний порядок в расположении.

Ответ: Вначале олово находится в твёрдом кристаллическом состоянии. Затем, в процессе плавления, его кристаллическая структура разрушается, и оно переходит в жидкое состояние, в котором атомы движутся хаотично.

Длительность процесса плавления

Процесс плавления на графике представлен горизонтальным участком BC.

Дано:

Из графика:
Время начала плавления (точка B): $\tau_B = 1.5$ мин
Время окончания плавления (точка C): $\tau_C = 3$ мин

Перевод в систему СИ:
$\tau_B = 1.5 \cdot 60 \text{ с} = 90 \text{ с}$
$\tau_C = 3 \cdot 60 \text{ с} = 180 \text{ с}$

Найти:

Длительность процесса плавления $\Delta\tau$.

Решение:

Длительность процесса плавления равна разности времени между его окончанием и началом:
$ \Delta\tau = \tau_C - \tau_B $
Подставим значения из графика:
$ \Delta\tau = 3 \text{ мин} - 1.5 \text{ мин} = 1.5 \text{ мин} $
Выразим результат в секундах (СИ):
$ \Delta\tau = 180 \text{ с} - 90 \text{ с} = 90 \text{ с} $

Ответ: Процесс плавления длился 1.5 минуты (или 90 секунд).