Номер 9, страница 16 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-7. Плавление и отвердевание - номер 9, страница 16.

Условие.

9. Объясните на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества, почему у тела не изменяется температура в процессах плавления и кристаллизации.

Решение.

Согласно молекулярно-кинетической теории, температура тела является мерой средней кинетической энергии ($E_k$) хаотического движения составляющих его частиц (атомов, молекул). Внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии движения всех частиц и потенциальной энергии ($E_p$) их взаимодействия.

Плавление
В твёрдом кристаллическом состоянии частицы вещества расположены в строгом порядке (в узлах кристаллической решётки) и совершают колебательные движения около положений равновесия. При нагревании тела до температуры плавления вся дальнейшая подводимая к нему энергия расходуется не на увеличение скорости движения частиц (то есть не на увеличение их кинетической энергии), а на разрушение связей в кристаллической решётке. Эта энергия идёт на совершение работы против сил межмолекулярного притяжения, что приводит к росту потенциальной энергии ($E_p$) взаимодействия частиц. Поскольку средняя кинетическая энергия частиц в процессе плавления не изменяется, температура тела остаётся постоянной до тех пор, пока всё вещество не перейдёт в жидкое состояние.
Ответ: В процессе плавления вся подводимая к телу энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул, а не на увеличение их средней кинетической энергии, поэтому температура тела не меняется.

Кристаллизация
Кристаллизация (или отвердевание) — это процесс, обратный плавлению. При охлаждении жидкости до температуры кристаллизации её частицы замедляют своё движение. Когда частицы сближаются, между ними начинают формироваться прочные связи, и они выстраиваются в упорядоченную структуру — кристаллическую решётку. Процесс образования связей сопровождается выделением энергии, так как потенциальная энергия ($E_p$) системы уменьшается. Эта выделяемая энергия компенсирует отвод тепла от вещества в окружающую среду. В результате, пока всё вещество не перейдёт из жидкого состояния в твёрдое, его средняя кинетическая энергия и, следовательно, температура, остаются постоянными.
Ответ: В процессе кристаллизации происходит образование связей между частицами и формирование кристаллической решётки, что сопровождается выделением энергии. Эта выделяемая энергия компенсирует отвод тепла, поэтому средняя кинетическая энергия частиц и температура вещества остаются постоянными до полного отвердевания.