Номер 1, страница 21 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-17. Удельная теплота плавления. Вариант 1 - номер 1, страница 21.

Условие.

1. Почему во время плавления температура нагреваемого вещества не изменяется?

Решение.

1. Решение

Температура вещества является мерой средней кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул). Когда мы нагреваем твердое кристаллическое тело, подводимая к нему тепловая энергия увеличивает эту среднюю кинетическую энергию, что проявляется в увеличении интенсивности колебаний частиц в узлах кристаллической решетки. Макроскопически мы наблюдаем это как повышение температуры тела.

Когда тело нагревается до температуры плавления, интенсивность колебаний частиц становится настолько большой, что они начинают разрушать упорядоченную структуру кристаллической решетки. С этого момента вся подводимая извне энергия идет не на дальнейшее увеличение скорости движения частиц (т.е. на увеличение их кинетической энергии), а на разрыв связей между ними и разрушение этой решетки. Этот процесс требует значительных затрат энергии, которая называется теплотой плавления.

Эта энергия увеличивает потенциальную энергию взаимодействия частиц, поскольку они отдаляются друг от друга и получают большую свободу передвижения, переходя в жидкое состояние. Поскольку средняя кинетическая энергия частиц в процессе плавления не меняется, температура вещества остается постоянной до тех пор, пока все твердое вещество не перейдет в жидкое состояние.

Количество теплоты, необходимое для полного плавления вещества массой $\text{m}$, которое уже нагрето до температуры плавления, определяется формулой: $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления, являющаяся физической константой для данного вещества. Эта формула показывает, что для самого процесса фазового перехода требуется энергия, которая не ведет к изменению температуры.

Только после того, как все вещество расплавится, дальнейшее подведение тепла снова начнет увеличивать кинетическую энергию частиц, и температура образовавшейся жидкости будет расти.

Ответ: Во время плавления вся подводимая к веществу тепловая энергия расходуется не на увеличение кинетической энергии его молекул (что привело бы к росту температуры), а на разрушение кристаллической решетки, то есть на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул при переходе из твердого состояния в жидкое. Пока весь кристалл не расплавится, температура системы "твердое тело - жидкость" будет оставаться постоянной и равной температуре плавления.